荆州长江斜拉桥结构三维仿真（I）.doc

荆州长江斜拉桥结构三维仿真（I）.doc荆州长江斜拉桥结构三维仿真(I)
图1 荆沙公路大桥南汊通航主桥桥型布置图
整个桥面体系的纵向位移如图5所示,两个边跨均有向中间的位移, ,。同时,高低塔也不同程度地向中跨倾斜,。桥塔的内倾也跟拉索体系的初张力有关,通过加配重,桥面体系的平衡状况改善之后,桥塔的倾斜明显减小,相应的,桥塔的受力状况也将好转。桥面体系的最大压应力出现在第20、23号梁段的主梁下表面,如图6所示,压应力值-15MPa。主梁的材料为C60高标号混凝土,其标准强度MPa, 设计强度MPa,该压应力小于标准强度的一半,满足规范要求。在主梁上表面与拉索连接的位置及预应力筋的锚固点均有明显的应力集中,出现较大的拉压应力,这主要源于我们将连接面简化为单点,拉索及预应力筋对主梁的作用力为集中力。在实际情况下,该位置有锚板将拉索及预应力筋对主梁的作用力转化为分布力并布有密集的钢筋,还有护罩板等措施,因此,不会产生较大的拉压应力。

图2 全桥竖向位移分布
同其它很多斜拉桥一样,该斜拉桥的桥面体系自身是很不平衡的,两个边跨共长257m,比中跨长300m短约14%。为了体系的平衡,除了截面形状的变化外,边跨的最末几块桥面梁段配有较大的配重,且由于剪力滞后效应,加于边主梁上的预应力不能有效传递到底板上, 另外由于加于底板本身的预应力较小,使在低塔一侧,几块加有配重的梁的下底板压应力储备通常在-1MPa左右,个别位置仅-。合龙处的主梁上、下表面的应力均在-6MPa左右,由于合龙预应力筋偏于内侧,致使该处中部外侧下缘压应力储备较小,为-2MPa。
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从计算得到的索力看来,整个拉索体系的受力是比较均匀的。最大索应力在S14上,,拉索采用的是低松弛镀锌高强度钢丝强度级别1570MPa,。满足规范要求。
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逐段加载
在下面的工作中,我们用逐段加载的方式来模拟施工过程。尽管在分析过程中不能生产单元,但可以通过下面的方式取得同样的效果:在模型定义时生成单元,在第一个分析步开始时让这些单元
“死亡”,以后再逐步“激活”它们,形成结构。ABAQUS提供的MODEL CHANGE模块就有这个功能,我们用它来实现逐段加载。在一个分析步中,可以用MODEL CHANGE将模型的一部分移出,在后继的分析中,可以再将它们引入到模型中。我们就是利用了它的这一功能,建立起整个模型,先将拉索和梁段从模型中移去(REMOVE),再逐个激活,这就模拟了斜拉桥的施工过程。

图3 合龙前桥面体系的竖向位移
4、总结
本文用一次性加载和逐段加载两种方式分析了斜拉桥的静力学行为,并针对ABAQUS提供的两种激活方式进行了讨论。逐段加载可以弥补一次性加载的一些缺点。如果我们能够逐步的调整配重,维持结构的平衡,MODEL CHANGE 可以