小箱梁桥虚拟横梁建模法中虚横梁间距选取研究.pdfVIP

小箱梁桥虚拟横梁建模法中虚横梁间距选取研究 葛素娟， 李静斌 (郑卅I大学 土木工程学院，郑卅I450001) 摘 要：利用大型有限元通用软件 MIDAS对 40m跨 小箱梁桥建立实体单元模型和虚拟横梁单元模型，针对不同 虚横梁间距模型分别计算了． 6种荷载工况下的跨中竖向位移，并与实体单元模型跨中竖向位移相比较，得出虚横梁 间距为 1／10～1／8跨长时，与实体单元的误差最小，建模时依据该结论取虚横梁间距．此结论也可以供其他跨径小箱 梁桥建模计算时参考． 关键词：小箱梁桥；虚横梁间距；研究 中图分类号：U448．22+5 文献标识码：A 箱型截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，由于箱型截面具有以上 良好的结构性能，因而在现代各种 桥梁中，得到了广泛应用ll1．桥梁结构空问分析常用的方法有空间梁单元法、板壳单元法、三维实体单元法及 梁格法．其中，梁单元法无法得到内力的横 向分布 ；板壳单元法和实体单元法模型复杂，数据处理繁琐，计算 费时，并且无法得到桥梁设计所需的内力2【_3J；梁格法概念清晰、易于理解 ，在桥梁结构分析中得到了广泛的应 用．但它对原结构进行了面 目全非的简化，大量几何参数要预先计算准确，工作量大，人为偏差较难避免 ． 虚拟横梁法是改进的梁格法，建模简单，预先计算参数少，人为偏差小，经过验证，计算精确，且结果提取方便 并能与现行桥规匹配，是一种小箱梁桥计算值得推广的方法．虚拟横梁法中虚横梁间距的选取对计算结果有 一 定的影响，选取多大的间距是值得研究的，本文通过不同间距时跨中竖向位移的对 比，得出了最优的间距． 1 桥梁概况和荷载工况 本文研究的小箱梁桥为一单跨简支梁桥，跨长 40m，由4根单箱单室小箱梁组成，箱梁问通过湿接缝连 接，截面尺寸见 图1所示，荷载工况分为6种情况 ： 工况 1：自重+作用于 1号梁的均布荷载及跨中的集 中荷载； 工况 2：自重+作用于 2号梁的均布荷载及跨中的集 中荷载； 工况 3：自重+作用于 3号梁的均布荷载及跨中的集 中荷载； 板 工况4：白重+作用于4号梁的均布荷载及跨中的集中荷载； 工况5：自重+作用于 1、2号梁的均布荷载及跨中的集中荷载； 工况6：自重+作用于 1-4号梁的均布荷载及跨 中的集中荷载． 图1 跨中横截面图 (单位：em) 其 中，均布荷载为 1O．5kN／m，集 中荷载为320kN．梁号 以建模 Fig．1 Midspancrosssectiondrawing 坐标原点开始，沿 l，正向依次为 1号梁、2号梁、3号梁、4号梁 ． 2 有限元建模 2．1 实体单元法有限元建模阁 该桥的空间实体单元有限元模型如图2所示，全桥共有 13320个 图2 实体单元模型轴侧图 单元，24462个节点． Fig．2 Axonometriedrawingofsolidelementmodel 2．2 虚横梁单元法有限元建模 在对该桥进行有限元离散时，纵向将箱梁按采用考虑剪切变形的空间梁单元模拟，湿接缝也按采用考 虑剪切变形的空间梁单元模拟；横向将小箱梁与湿接缝的连接设虚梁模拟，虚梁的厚度取为湿接缝的厚度， 宽度分别取O．5m(跨长的1／80)、1m(跨长的1／40)、2in(跨长的 1／20)、4m(跨长的 1／10)、5ni(跨长的 1／8)及 8m(跨长的 1／5)等 6种情况，为了跟实际情况一致，将虚梁的重量设为零 ．全桥 空间整体有限元计算模型取 5m(跨长的 1／8)作为代表如图3 图3 虚横梁法有限元计算模型 所示 ． Fig