三塔結(jié)合梁斜拉橋結(jié)合段空間有限元分析.pdf

1、結(jié)合梁斜拉橋是主跨采用結(jié)合梁，邊跨采用混凝土梁，主跨和邊跨采用結(jié)合段連接的一種斜拉橋。它以跨越能力大、自重輕、抗震性能好、造價(jià)低、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外大跨徑橋梁建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。結(jié)合段是結(jié)合梁斜拉橋連接主跨結(jié)合梁和邊跨混凝土梁的重要結(jié)構(gòu)，功能上要求做到能順暢地傳遞各種荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，同時(shí)也是結(jié)合梁斜拉橋材料和結(jié)構(gòu)的突變處，其構(gòu)造和受力均非常復(fù)雜，為橋梁設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。然而結(jié)合段沒有明確的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)，缺乏設(shè)計(jì)規(guī)范作為依

2、據(jù)，結(jié)合段各構(gòu)件的受力狀態(tài)不明確。因此，有必要全面、真實(shí)地掌握結(jié)合段的三維應(yīng)力狀態(tài)以及內(nèi)力傳遞規(guī)律，以便驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，并對(duì)相似橋型的設(shè)計(jì)和施工有一定的參考價(jià)值。
　　 在建的武漢市二七長(zhǎng)江大橋是目前世界跨度最大的三塔結(jié)合梁斜拉橋，采用雙工字鋼結(jié)合梁-雙肋式混凝土梁結(jié)合段。本文通過ANSYS有限元軟件，采用空間板殼和實(shí)體單元與桿單元相結(jié)合，建立結(jié)合段精細(xì)化空間有限元模型，根據(jù)運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)結(jié)合段不利的六種荷載工況，分析結(jié)合段的位

3、移變化情況、主應(yīng)力分布狀態(tài)、內(nèi)力傳遞規(guī)律以及正應(yīng)力分布規(guī)律。具體地說，本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 (1)首先運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立武漢二七長(zhǎng)江大橋結(jié)合段空間有限元節(jié)段模型，其次運(yùn)用有限元軟件MidasCivil建立武漢二七長(zhǎng)江大橋全橋模型，由全橋模型求得結(jié)合段結(jié)合面節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力影響線，并把確定結(jié)合段節(jié)段模型的荷載工況的加載范圍、大小以及邊界條件準(zhǔn)確地加到結(jié)合段空間有限元節(jié)段模型，模擬運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)結(jié)合段不利的六種

4、荷載工況。
　　 (2)分析結(jié)合段的位移變化情況。結(jié)合段位移變化處于-7.9mm～14mm區(qū)間，結(jié)合段三向位移絕大部分處于毫米級(jí)別，結(jié)合面處各構(gòu)件變形較小。結(jié)合段混凝土梁、鋼梁以及橋面板三向位移變化協(xié)調(diào)一致。
　　 (3)分析結(jié)合段的主應(yīng)力分布狀態(tài)?；炷亮旱闹鲬?yīng)力變化處于-14.6MPa～1.34MPa區(qū)間、鋼梁的主應(yīng)力變化處于-84.6MPa～31.9MPa區(qū)間、橋面板的主應(yīng)力變化處于-16.9MPa～0.99MPa

5、區(qū)間。結(jié)合段混凝土梁、鋼梁、橋面板均處于低應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合段的應(yīng)力分布完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。
　　 (4)分析結(jié)合段的內(nèi)力傳遞規(guī)律以及正應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)合段縱向正應(yīng)力傳遞規(guī)律為：結(jié)合段主體受壓，壓應(yīng)力沿縱橋逆向以及豎橋逆向縱向正應(yīng)力呈遞減趨勢(shì)?；炷亮?、鋼梁以及橋面板縱向正應(yīng)力分布較均勻，但是在HL4承壓板處縱向正應(yīng)力存在銳變現(xiàn)象。結(jié)合段承壓鋼板的vonMises應(yīng)力變化范圍為0.87MPa～42.4MPa。承壓板總體應(yīng)力水平較低