独柱墩中横梁空间及平面电算分析比较

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果独柱墩中横梁空间及平面电算分析比较论文关键词：独柱墩中横梁　预应力　有限元论文摘要:本文以宿迁至淮安高速公路中的武墩特大桥为例，简要介绍了独柱墩预应力中横梁的空间有限元及平面有限元的计算方法以及两者之间的比较。同时也为以后的结构分析提供参考。1概述武墩特大桥是宿迁至淮安高速公路上的一座特大型桥梁，共三联。第一联、第三联上部结构采用7-25m装配式预应力混凝土连续箱梁；第二联由于跨越被交路，桥墩左右幅错开布置，上部结构采用现浇预应力钢筋

2、混凝土连续箱梁。其中第二联跨越被交路处采用了独柱墩中横梁。结构特点中横梁厚，变化段左右各3m，梁宽17m，梁高，具体尺寸见图1。活载等级为汽超20级。考虑到桥面较宽，相当于在独柱墩中横梁墩顶处形成了较大的空间悬臂，加上横梁处活载的影响及两边跨传递荷载，在墩顶处横向产成了很大的负弯距。可见此处是十分“危险”的部位，处理不当容易在墩顶处开裂，所以在横向也添加了预应力。整个横梁共用了10根φ的钢绞线，钢束间距，如图2所示。锚下控制应力为，钢束引伸量为8cm，两端对称张拉。下面分别用空间和平面有限元的方法进行验算分析。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士

3、生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果图1中横梁处横断面图横向预应力钢束空间有限元分析空间有限元是较为真实反映空间受力的分析方法。它能准确模拟空间3维体系各向的受力及其影响，但是需要耗费大量的时间建模和计算，对计算出的结果也需要加以判别，特别是受力集中的部位所产生的局部应力。分析步骤大致如下：对称于独柱墩取出一个梁段作为分析的重点，梁段长度为左右各3m的腹板变化段和的实心中横梁，建立三维实体并离散为混凝土有限元单元。

4、划分单元的大小粗细直接影响到计算的速度，一般在受力集中的区域适当加密，如图3；　　　　　　图网格化后的实体段有限元模型两边各取出2跨，建立有厚度的二维板壳单元。在与实体段相连时保证顶板、底板和腹板的中对中相接，以减小误差。由于这部分不是受力分析的重点，仅作为传力构件，可适当放宽网格的大小以节省计算时间。并且在各跨应建立相应的支撑单元，如图4；　　　　　　　　课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见

5、解，特别是博士生必须有创新性的成果图4跨有限元变形大样加上一二期恒载，再在4跨内按影响面加载汽车活载或挂车活载，图5；　　　　图实体段顶板汽车活载在实体段中建立索单元并施加预应力荷载效应。预应力模拟的正确与否将直接影响最后计算的结果，所以力求在空间与实际吻合，如图6。如果没有具体的预应力单元可通过升降温法或等效荷载法来模拟预应力效应。由于一般的空间计算程序很难自动计算预应力的收缩徐变损失，所以一般需要事先手动计算。　　　　　　　　图预应力钢筋的位置求解后，刨去我们不关心的壳体部分以及实体与板壳连接处不真实的局部应力，对结果进行后处理分析。通过空间分析，可以得到中横梁

6、顶面的应力分布情况，如图7。顶面最大的拉应力出现在加汽车活载侧的翼缘根部，达到了-。但是由于模型没有考虑普通钢筋的作用，加上受拉区高度有限，通过承载力验算是安全的。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果接近独柱墩顶中心处，是我们最关心的位置，也是独柱墩横梁最容易开裂地方。在正常使用状态下考虑预应力效应，应力下降到了-。由于活载的偏载作用，最大拉应力处向左侧偏移了

7、70cm。右侧过中心轴约130cm处，由于没有直接承受活载，出现了的压应力。由上述分析可知，整个独柱墩中横梁最大拉应力小于，为预应力A类构件，是满足规范要求的。图正常使用状态下独柱墩横梁顶部拉应力平面有限元分析平面有限元是一种化空间为平面的近似处理方法，用带厚度的平面杆系来模拟横梁结构。在结构离散模型化过程中，取二维的杆件作为基本单元。计算模型与实际结构的构造和受力特点，以及边界条件的吻合程度是计算分析结果真实与否的关键。过程大致如下：建立2维平面有限元模型，单元宽度可取横梁的宽度。如图8；图添加了汽车活载的平面有限元单元邻跨一期恒载内力的传递在平面分析中很难准