单箱单室箱形截面连续梁模拟方法.doc

单箱单室箱形截面连续梁模拟方法
摘要:以单箱单室箱形截面连续梁桥作为研究对象,利用桥梁有限元分析软件MIDAS Civil建立两种典型结构模型,板—梁单元固结模型和板—实体固结模型。将其理论数据分别与不同工况加载数据对比可以得出—实体模型与现实较接近。
关键词:连续梁;单箱单室箱梁;有限元模型
中图分类号:+5 文献标识码:A
桥梁概况
单箱单室箱形截面连续梁在大型立交的匝道设计中十分常用。一般情况下,多应用空间单主梁模型进行模拟。但有时为了现实需要(如检测),需取得主梁同一截面的多个数据(如挠度),这就使得单主梁模型无法适应需求。本文取一匝道桥其中一联,上部结构为单箱单室箱梁,,,×4m。
二、建模方法介绍
常用桥梁空间有限元建模方法有空间单主梁模型、板—梁单元固结、板—实体固结三种方法::采用一维空间梁单元对桥梁上部结构进行离散。优点是建模简便,能直接给出计算截面的内力,多用于设计,但不能反映荷载的横向分布,也得不到横梁的内力。—梁单元固结模型:采用板单元模拟顶底板,用梁单元模拟两侧腹板并与之前梁板中的一个公用节点,与另一个通刚性连接相接。这种模型较为具体的显示了箱梁各部分的工作性能,但由于刚臂较长,会出现腹板梁单元内力分布不均匀、呈锯齿状。
—实体单元固结模型:采用板单元作为顶底板,实体单元模拟腹板,并与顶底板公用节点。虽然建模过程复杂,数据处理繁琐,但当单元划分足够细且单元形状无明显畸变时,这种模型将给出足够精确的分析结果。
本文选取后两种方法建立有限元模型。
三、计算结果及分析
将运用该桥承载力检测时的工况加载,并将以上两种模型的理论值进行对比。
(一)承载力检测概况
试验车辆的轴距及轴重的具体数值见图1。

图1 加载车辆示意图
四种加载工况如下:
工况Ⅰ:纵桥向按正弯矩最不利位置()纵向两排车布载,横桥向为两列车中载,共四辆车;
工况Ⅱ:纵桥向按正弯矩最不利位置()纵向两排车布载,横桥向为一列车偏载,共两辆车;
工况Ⅲ:纵桥向按负弯矩最不利位置(次边支点)纵向两排车布载,横桥向为两列车中载,共四辆车;
工况Ⅳ:纵桥向按负弯矩最不利位置(次边支点)纵向两排车布载,横桥向为一列车偏载,共两辆车。
(二)实测—理论数据对比
—梁模型竖向挠度(单位:mm)表1


—实体模型竖向挠度(单位:mm)表2


将以上两种模型在相同工况下的受力分析数据对比