跨度46.8m公路正交异性板桥面简支钢梁桥施工组织设计.docVIP

跨度46.8m公路正交异性板桥面简支钢梁桥施工组织设计 计算资料 计算内容 跨度L=46.8m，横梁间距Lb=4.68m,桥面宽度B=19.5m（车道和双侧2.0m宽人行道）； 可暂不考虑纵坡和横坡；行车道、人行道、栏杆、分隔带等的恒载暂统一按照全宽70mm沥青混凝土铺装加载（铺装建议做成实体单元）； 车辆活载等级采用公路I级荷载； 行车道活载采用车辆荷载，特别注意横向布置、横向折减、车轮着地面积、冲击系数1.3，人群荷载取3.0Kn/m2; 桥梁主体结构采用Q345D钢材； 采用规范：《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTG 025-85)》。 设计要求 完成全桥建模； 计算恒载作用下的挠度、桥面板、U肋、主梁、横梁的纵向正应力、横向正应力、最小主应力、最大主应力和换算应力（图示和数值说明，下同）； 计算恒载和跨中最不利活载作用下的挠度、桥面板、U肋、主梁、横梁的纵向正应力、横向正应力、最小主应力、最大主应力和换算应力（图示和数值说明，下同）； 计算恒载和计算车辆荷载作用下的桥面板、U肋、主梁、横梁的最不利应力； 验算全桥的挠度和桥面板、U肋、主梁、横梁的最不利应力，必要时调整梁高和板厚。 桥面板单元模型建立 结构计算模型 全桥用ANSYS 10.0 软件建模，采用空间板单元shell63与实体单元solid45组合进行建模。 具体建模时考虑如下： 1 桥梁中央分割带和人行道的具体重量和作用位置未予具体考虑，行车道、人行道、分隔带等桥面结构统一考虑成全桥宽70mm 厚的沥青混凝土铺装； 2 沥青混凝土桥面铺装建立成实体单元。沥青混凝土的容重为24.0kN/m。由于不考虑桥面沥青混凝土板对桥梁刚度的贡献，取沥青混凝土的弹性模量为2100MPa； 3 钢板梁的顶板，U 型加劲肋，横梁，主梁等均采用板单元建模，不采用自由划分网格，而是采用人工控制网格划分，其中人工控制划分又以控制线的划分尺寸为最高级别控制。钢材的容重取为78.5kN/m3，弹性模量取为210000MPa。 4 采用无质量的长方体来传递轮胎的轴重； 5 在支座处用实体单元模拟支座垫板，全桥模型的支撑体系按简支梁施加为点约束。建立的几何模型图 21所示。 图 21 全桥计算几何模型 网格划分采用自由划分网格和人工控制划分网格相结合的方式，其中人工控制划分又以控制线的划分尺寸为最高级别控制。划分网格后的有限元模型如图 22所示。 划分后的顶板模型 划分网格后的U肋模型 划分网格后的横梁模型 划分网格后的主梁模型 划分网格后的计算模型 图 22 划分网格后的计算模型 结构边界条件 桥梁支撑处约束关键点的位置如图 23所示（即垫板下面中间的关键点）。 图 23 约束关键点位置 结构边界条件施加情况下如图 24所示。 图 24 边界条件 构件截面尺寸 全桥构件截面尺寸如表 21所示。 表 21 构件截面尺寸（单位：m） 构件 B H T 顶板 19.5 -- 0.014 U型加劲肋 - -- 0.008 横梁腹板 - 1.5 0.012 横梁翼缘 0.3 -- 0.012 主梁腹板 - 3 0.026 主梁翼缘 0.15 -- 0.046 沥青混凝土铺装 19.5 41 0.07 结构计算模型参数汇总 全桥计算模型参数汇总如表 22所示。 表 22计算模型参数汇总 构件 单元 厚度（m） 弹性模型（MPa） 容重（kN/m3） 顶板 shell63 0.014 210000 78.5 U型加劲肋 shell63 0.008 210000 78.5 横梁腹板 shell63 0.012 210000 78.5 横梁翼缘 shell63 0.012 210000 78.5 主梁腹板 shell63 0.025 210000 78.5 主梁翼缘 shell63 0.045 210000 78.5 支座垫板 solid45 0.200 210000 78.5 沥青混凝土铺装 solid45 0.070 2100 24 横载作用下的应力及竖向变形 结构恒载包括结构的自重与二期恒载。二期恒载包括桥面铺装和人行道的重量，考虑为桥面70mm 等厚的沥青混凝土铺装来计算。 顶板的应力和竖向变形 恒载作用下顶板的纵向应力如下图 31所示。 图 31 恒载作用下顶板的纵向应力（最大压应力为41.551MPa） 恒载作用下顶板的横向应力如下图 32所示。 图 32 横载作用下顶板的横向应力（最大横向应力39.952MPa） 恒载作用下顶板的von Mises应力如下图 33所示。 图 33 恒载作用下顶板的von Mises应力（最大von Mises应力为43.42