大渡河特大桥在施工过程中的受力仿真分析.docVIP

PAGE PAGE 1 大渡河特大桥在施工过程中的受力仿真分析 　　摘要本论文以乐宜高速公路大渡河特大桥主桥项目为例，针对采用挂篮悬臂浇筑施工的预应力连续梁，其0号块空心为钻石结构，结构特殊，预应力为三向预应力的受力体系，结构受力复杂。在施工过程中，为了更清楚的了解结构的特殊部位或施加施工外荷载的接触部位的受力情况，合理布置外荷载的施加部位和加载方式，确保外荷载的施加对结构没有安全隐患，确保桥梁的施工过程中结构的质量和安全。本论文采用大型通用有限元软件MidasCivil建立预应力混凝土连续梁整体模型分析各施工阶段的受力情况（内力、应力及变形），并根据MidasCivil软件计算出的内力进行加载相应的受力截面；然后采用桥梁非线性及细部分析软件MidasFEA对0号块和1号块进行实体仿真模型分析，详细、直观的分析0号块的位移、内力及应力情况，为施工提供合理布设外加荷载的依据，确保施工过程中结构的安全，控制关键部位应力状态在规范允许范围内。 　　关键词大渡河特大桥；施工过程中；受力；仿真；分析 　　中图分类号TU997文献标识码A文章编号1673-9671-（2013）011-0098-03 　　1工程简介 　　罗李坝大渡河特大桥是乐宜高速公路跨过青衣江后的第二座跨河大桥，大桥起点K4+889，止点K6+329，桥梁全长1435米，桥宽24.5米。主桥上部构造采用三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，桥孔布置为73m+130m+73m，全长276m。主桥总体布置图见图1。 　　主桥箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱顶板宽12.0米，底板宽7.0米。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高3.0米，主墩处的箱梁根部断面和墩顶0号梁段高为8米。从中跨跨中至箱梁根部，箱高以1.5次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚140厘米，从箱梁1号截面至6号截面腹板厚70厘米，从7号截面至12号截面腹板厚60厘米，从13号截面至18号截面腹板厚50厘米。箱梁底板厚除0号梁段外，其余各梁段底板，从箱梁1号截面根部以1.5次抛物线渐变至跨中截面30厘米厚。 　　2采用有限元软件对大渡河特大桥分析 　　为了能准确、直观的模拟预应力混凝土变截面箱形梁桥0号块的真实受力特征，根据不同的需求直观、全面的反应桥梁结构在施工过程中的位移、应力状态，又为了减少建模工作量和计算机的计算工作量。本论文首先采用大型通用有限元软件MidasCivil建立预应力混凝土连续梁整体模型分析出各施工阶段的桥梁整体受力情况（内力、应力及变形），获取桥梁各个单元的受力情况，桥梁的整体线形等情况；然后计算局部特殊部位的应力分布情况就采用桥梁非线性及细部分析软件MidasFEA对局部结构进行实体建模分析，局部结构模型的荷载并根据MidasCivil软件计算出的截面内力进行加载，详尽、直观的分析0号块的位移、内力及应力分布等情况，可以准确、直观、全面的分析出桥梁的各个部位受力情况。 　　3采用MidasCivil建立大渡河特大桥连续梁整体模型 　　为了能准确分析出大渡河主桥全桥的各个施工阶段下结构的整体受力和位移变化情况，本论文借助MidasCivil大型有限元分析程序，采用梁单元来进行全桥施工仿真模拟分析，利用软件自带的三维空间建模功能模拟其预应力钢筋和非预应力钢筋，在施加预应力时，软件会考虑到管道摩擦对预应力钢筋的影响，同时软件会自动计算出施加在桥上的有效预应力。 　　3.1单元划分 　　大渡河特大桥为空间三维立体结构，由于其结构复杂，为了能满足空间整体计算的目的和要求，本文对于主体结构采用空间梁单元模拟。将大桥结构离散化，即将结构离散为空间杆系梁单元的集合体，单元划分在原有施工节段的基础上划分，全桥模型共有89个节点，86个空间杆系梁单元，184束预应力钢束，结合主桥施工过程，全工程分为24个施工阶段，本模型采用软件MIDAS/Civil2011（V7.0.9版本）进行模拟计算。见图2至图3。 　　3.2材料参数 　　Y型刚构空间有限元模型中各项材料参数列如表1。 　　3.3边界约束条件 　　主墩均在承台顶部固结，主墩与主梁采用弹性连接，其SDx、SDy和SDz均设为9806650000KN/m，边跨现浇段支座设为一般支承，分别约束Dy、Dz及Rx、Rz。 　　3.4结构作用荷载 　　结构自重：根据材料参数与单元特性计算。 　　预应力：对于连续箱梁预应力束，根据其真实空间位置和形状转换成等效荷载计算。在MidasCivil软件中直接在荷载/预应力荷载中输入预应力钢束形状和钢束特征值即可。按照设计图纸，各种预应力规格、张拉控制应力详见表2。 　　在连续梁整体计算过程中，计算内容包括：自重作用、预应力荷载、二期恒载、运营等作用下的恒载内力。 　　4采用非线性软件MidasFEA对0号块和1号