知识库 丨 钢-混凝土组合桥梁分析实例

2016-11-11  by:CAE仿真在线  来源:互联网

具体问题:

本桥为某高速路联络线匝道桥中的一联,桥梁全宽10.5m。本联上部结构采用(38+33.5+37.5)m 钢混组合连续梁,下部结构桥墩为柱式,基础为承台接灌注桩;桥台为肋板式,基础为承台接灌注桩。

主梁为单箱双室,梁高2m宽10.22m,预制高1.65m,钢箱底板厚30mm,上翼板厚25mm,腹板厚16mm,钢材均采用Q345,分4 段预制后现场采用高强螺栓拼接。钢箱顶部混凝土桥面板厚0.27m,采用C50 无收缩混凝土现浇。

顶板混凝土预应力钢束采用高强低松弛钢绞线,管道采用金属波纹管成型。设计摩阻系数μ=0.25,孔道偏差系数K=0.0015。如下图1.1 所示:

 解决方法:

本桥建模过程:

① 单元划分及SPC导入联合截面——建立单元节点

图 1.2 建立单元节点

注意事项:

a.曲线桥梁可以通过导入CAD线形的方法建立单元节点。

b.导入技巧:

节点位置:支撑线、截面变化位置、加载荷载位置(隔板、横梁等)

CAD根据上述内容分层,Civil程序可根据图层将导入内容分组。

节点最终位置通过连接节点位置得到(Civil程序不能识别圆曲线)

导入CAD图形的绘制单位应与Civil一致。

可绘制辅助线(支撑线,加载点等)一并或分批导入便于后续操作。

图 1.3 图层分组

② 单元划分及SPC导入联合截面——SPC导入联合截面

图 1.4 SPC导入联合截面

③ 边界及施工荷载

图 1.5边界定义

a.边界定义时的注意事项:

1.永久边界应根据施工图设置约束方向(固定支座,单向固定支座,双向固定支座,一般橡胶支座)。

2.复制支座上下节点时,可通过点选辅助单元确定任意复制方向。

3.弹性连接为单元局部坐标,SDx为支座抗压(拉)刚度。

4.临时边界要保证施工阶段分段几何不可变(不是机动体系)。

图 1.6 施工荷载的定义

b.施工荷载定义时的注意事项:

利用辅助单元很容易得到隔板位置,横梁位置,支撑线位置等等,便于加载。

c.施工阶段联合截面定义时的注意事项:

1.施工阶段联合截面设置以截面为对象进行相关的设置。

2.施工阶段设置的材料理论厚度龄期的优先级高于定义单元时赋予的值。

3.一般截面类型根据激活施工阶段不同程序可以自动识别同样截面不同的单元。

4.混凝土湿重模拟桥面板形成过程注意将材料的容重改为0。

5.定义收缩徐变函数时注意标号强度为N mm单位体系。

④ 使用阶段荷载——温度

图 1.9 梁截面温度的定义

温度定义时的注意事项:

1.组合截面整体升降温即使连续梁也有自应力。

2.温度梯度要综合考虑截面宽度的变化以及温度梯度折线的变化。

3. 不同材料应分别输入其弹性模量及膨胀系数。

4.注意温度梯度一般输入的参考位置是顶。

⑤ 使用阶段荷载——活载及沉降

钢-混凝土组合桥梁分析实例

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活载定义时的注意事项:

1.车道数量根据规范表4.3.1-3及行车道宽度确定。

2.一般结构考虑内偏外偏及中载计算足以。

3.直桥可进建立一个车道通过定义荷载工况时输入比例系数调整为多车道。

图 1.11 车道及车辆荷载的定义

图 1.12 支座沉降的定义

⑥ 分析控制

定义移动荷载分析控制及特征值分析控制,其操作步骤可参考一般连续梁桥,此处省略。

最后运行查看分析结果。

结论

1.组合结构的最终应力状态与施工阶段相关,通过各阶段累加可以得到最终效应,但各阶段的截面特性因根据具体的施工工艺确定。

2.混凝土桥面板升降温可以通过等效荷载法计算。

3.混凝土收缩同样可以根据等效荷载法计算,但需计算混凝土有效弹性模量。

4.从校核计算结果考虑可以用混凝土降温模拟收缩效应。

5.Civil程序计算有效刚度下的收缩、徐变效应仅需将混凝土弹性模量修改为有效弹性模量。

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