连续箱梁横隔梁的三维有限元分析及工程应用.pdfVIP

第 38卷第 5期 建 筑 技 术 开 发 Vo1．38，No．5 2011年 5月 BuildingTechniqueDevelopment Mav．2011 连续箱粱横 隔粱的三维有限元分析及工程应用 李政伟 (广州交通投资集团有限公司，广州 510288) [摘 要] 探讨 了利用三维实体单元建立连续箱梁横隔梁节段模型方法 ，对横隔梁三维实体模型的建立、荷载和边界条 件 的施加、实体单元模型主要计算结果的处理，以便设计分析和验算进行 了阐述。结合工程实例 ，进一步介 绍 了利用三维实体单元计算连续箱梁横隔梁的过程 。 [关键词] 连续箱梁 ；横隔梁 ；三维有限元 [中图分类号] TU311．4 [文献标志码] A [文章编号] 1001—523X(2011)05-0013-03 横隔梁为连续箱梁 中重要 的组成构件 ，它承担 了上部结 的方法 。 构各种荷载传递到下部桩柱 的作用 。横隔梁 ，尤其在对支 采用大 型有 限元分 析 软件 Midasfea作 为计算 分 析 座间距较大 的横隔梁 ，应充分认识其受 力特定 进行设计 工具 。 计算 。 1．1 全桥三维 实体模 型的计算分析 常规的计算方法 ，是利用平面杆系的方法 ，对横 隔梁进 建立全桥三维有 限元模型 ，如 图 1所示 。模 型共 I444 行简化计算。这种方法工作量相对小，效率高，但是在对实 个单元 ，2632节点 。求取 自重作用下 中支点 中横梁 的横 向 际构造物 的简化 、模 型的建立 、荷载 的施加 中，存在着偏差 ， 正应 力进行对 比分析 。 主要 问题 是 ： 1)模型建立 的问题 ：横 隔梁模型按照横 隔梁本身尺寸 和纵 向一定范 围的顶底板组成 的 “工字型 “进行计算分析 ， 带有很大程度 的经验性，和纵 向计算一样 ，存在一个 “翼缘 有效宽度 ”问题 ；2)恒载的施加 ，也存在这很多 的经验方法 ． 有方法是按照腹板面积摊分支点恒载反力 ，另一些做法是按 照均布荷载加集 中荷载 的方法等 ；3)活载 的施加 ，主要 问题 存在于 ：支座没有体现梁体对横 隔梁横 向的约束作用 ，导致 活载的计算结果与实际存在较大差别 ，此问题作者将另著文 阐述 。 图 1 全桥三维有 限元计算模 型 杆状构件 ，即长度远大于高度和宽度的构件 ，在拉压、剪 横隔梁计算计算分析 中，极限抗剪可 以通过读取支点反 切 、弯 曲、扭转作用下的应力和位移 ，可以利用经典的材料力 力即可按照规范进行验算 ，较为方便 。另有抗裂及极 限抗弯 学公式计算分析。但横隔梁结构为非杆状结构 的，为得到其 为另两项重要的验算 内容 ：抗裂及极限抗弯都需要提取横桥 进一步、较精确 的分析 ，可采用三维实体模 型进行计算 。采 向恒 、活载 的弯矩值进行组合后进行验算 。恒 、活载的弯矩 用三维实体模 型进行计算横 隔梁 ，以上 问题均可得到很好 值可通过横隔梁的横 向正应力反算 。因而横 隔梁 的横 向正 解决 。 应为最重要 的计算结果之一，因而本文将其作为结果对 比的 本文结合实际工程 ，主要研究了如何建立横隔梁三维实 项 目。 体模型，对实体单元结果的处理方法 ，按照规范进行设计 的 自重作用下计算全桥三维有限元模型中支点横隔梁横 方法 。 桥 向正应力结果如 图 2所示 。横桥 向中横梁顶面正应力最 1 节段模 型的建立及分析 大拉应力为 1．578MPa。