高工論文發(fā)表期刊推薦《科技管理研究》雜志創(chuàng)刊于1981 年，是經(jīng)國家科技部、國家新聞出版總署批準(zhǔn)出版，向國內(nèi)外公開發(fā)行的綜合性學(xué)術(shù)期刊，月刊。由廣東省科學(xué)學(xué)與科技管理研究會主辦，并與中國科技指標(biāo)研究會 合辦。國際標(biāo)準(zhǔn)刊號:ISSN 1000-7695 國內(nèi)統(tǒng)一刊號:CN 44-1223/G3 郵發(fā)代號：46-120。
　　【摘要】考慮到預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，本文建立了考慮和不考慮樁群剛度影響的兩種有限元計(jì)算模型，對比分析了在各種荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力差別。分析結(jié)果表明：主梁彎矩內(nèi)力在體系溫度作用下改變最明顯，同時(shí)產(chǎn)生的跨中撓度也較為明顯;在預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變作用下產(chǎn)生的主墩內(nèi)力較大，而由活載和恒載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力不大。研究結(jié)果為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供了一定的參考依據(jù)。

　　【關(guān)鍵詞】橋梁工程,預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu),有限元方法,對比分析

　　引言

　　采用懸臂施工方法使得大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的跨度大增，并且不安全因素也會增加。為了防止由線形失控和施工應(yīng)力導(dǎo)致的安全事故與經(jīng)濟(jì)損失，在對橋梁施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行全程實(shí)測監(jiān)控及仿真分析，對施工過程中的線形控制和應(yīng)力測試應(yīng)進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)要求，在施工時(shí)對每個階段進(jìn)行詳細(xì)的變形計(jì)算及受力分析已成為橋梁施工監(jiān)測與控制最基本的內(nèi)容之一[1-3]。連續(xù)剛構(gòu)作為一種固結(jié)墩梁的連續(xù)結(jié)構(gòu)，可利用高墩柔度來適應(yīng)在徐變、預(yù)應(yīng)力、溫度變化和混凝土收縮作用下產(chǎn)生的位移。因此，所有影響墩身剛度的種種因素都極有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生變化，采用有限元分析模型進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)及計(jì)算時(shí)是否考慮樁基對上部結(jié)構(gòu)的影響，所得計(jì)算結(jié)果會有一定的差別。

　　本文采用結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS/Civil建立了兩種有限元計(jì)算模型：第一種是考慮樁基影響的整體模型，認(rèn)為樁基剛度無限大;第二種是墩底固結(jié)模型，不考慮樁基對墩底彈性約束影響。對兩種模型的計(jì)算結(jié)果從連續(xù)剛構(gòu)在恒載、溫度力、預(yù)應(yīng)力等荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力方面進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析。

　　1、兩種有限元計(jì)算模型

　　根據(jù)跨度為102+186+102m的某三跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)資料，建立了如圖1和圖2所示的兩種有限元分析模型，分別是墩底固結(jié)模型及整體模型，并根據(jù)實(shí)際空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，全橋采用梁單元進(jìn)行數(shù)值模擬[4，5]。

　　1.1墩底固結(jié)計(jì)算模型

　　單元劃分與施工階段劃分基本保持一致。全橋共劃分單元142個，其中梁部劃分了118個，墩身劃分了24個;全橋共劃分節(jié)點(diǎn)147個，邊界約束條件設(shè)置為墩底固結(jié)，兩邊跨梁端設(shè)置了兩個自由度，分別為Y-Z平面角位移和水平線位移，其余4個方向均被約束;梁和主墩采用的是剛性連接。圖1所示為計(jì)算模型及單元的詳細(xì)劃分情況。

　　1.2整體計(jì)算模型

　　梁和墩的單元劃分與模型Ⅰ相同，另外增加了承臺單元2個，樁基單元80個，全橋單元共224個，節(jié)點(diǎn)251個。樁長取24m，兩邊跨梁端設(shè)置了兩個自由度，分別是Y-Z面的角位移和水平線位移，其余4個方向均被約束;梁和主墩、主墩和承臺、承臺和樁頂之間均使用剛臂連接。圖2所示為其有限元分析模型和單元的具體劃分情況。

　　2、計(jì)算結(jié)果對比分析

　　表1所示為兩種有限元模型下的對比計(jì)算結(jié)果，主要是就結(jié)構(gòu)在活載、恒載、體系升溫、預(yù)應(yīng)力一次力、預(yù)應(yīng)力二次力、收縮徐變二次力及主梁負(fù)梯度溫差作用下產(chǎn)生的主要控制截面彎矩內(nèi)力進(jìn)行了對比。

　　由表1可以看出，同墩底固結(jié)有限元分析模型計(jì)算結(jié)果相比較，整體有限元分析模型下的計(jì)算結(jié)果除在活載、恒載、預(yù)應(yīng)力一次力作用下的彎矩內(nèi)力略有增大以外，在其它荷載作用下均有不同程度的降低。其中，由體系溫差荷載產(chǎn)生的彎矩改變最大，降低最大達(dá)到了61.48%。整體有限元分析模型下各種荷載作用產(chǎn)生的主墩彎矩內(nèi)力均有所減小，其中以體系溫差、梁截面梯度溫差、預(yù)應(yīng)力二次力和收縮徐變二次力作用產(chǎn)生的影響較大，內(nèi)力降低幅度范圍為 13.01%～69.51%，活載作用下的彎矩降低幅度范圍為3.98%～10.97%，由恒載和預(yù)應(yīng)力一次力產(chǎn)生的影響最小，基本上未改變。

　　3、結(jié)論

　　考慮樁基彈性約束，對墩底固結(jié)而言，相當(dāng)于增大了連續(xù)剛構(gòu)墩柔度，能夠更好地適應(yīng)由徐變、預(yù)應(yīng)力、溫度變化和混凝土收縮引起的結(jié)構(gòu)位移，從而降低了由其引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。通過兩種情況對比發(fā)現(xiàn)：

　　(1)主梁彎矩內(nèi)力在體系溫度作用下改變最明顯，同時(shí)產(chǎn)生的跨中撓度也較為明顯;主梁彎矩內(nèi)力在體系溫度作用下改變最大。

　　(2)在預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變作用下產(chǎn)生的主墩內(nèi)力較大，而由活載和恒載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力不大。

　　(3)對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)可采用一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，即通過調(diào)節(jié)剛構(gòu)墩的剛度來調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力，使之達(dá)到最優(yōu)效果。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]周軍生，樓莊鴻.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)剛構(gòu)橋的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].中國公路學(xué)報(bào)，2000，113(11)：31-37

　　[2]項(xiàng)海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M].北京：人民交通出版社，2001

　　[3]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2000

　　[4]公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 JTGD60-2004[M].北京：人民交通出版社，2004

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