范例_03_线性静力_钢桥盖梁与主梁连接部详细分析.doc

概要 为了避免与原有铁路线平面交叉，本桥下部结构采用门式框架墩结构，在铁路线的两侧设置柱式桥墩，桥墩顶部再通过盖梁连接。本桥盖梁与主梁均采用钢材材料，在同一高度交叉连接。此类结构在连接部位的横隔板以及腹板将同时承受弯、扭荷载，局部将会发生应力集中现象。 交叉部位是直接影响结构的安全性和使用性的重要部位，所以有必要查看详细的应力分布情况。 在本例题通过midas FEA程序建立盖梁和主梁交叉部位的三维详细模型进行分析，查看其详细应力分布情况。 2. 桥梁信息 2.1 桥梁几何信息 (1) 本桥为3@40=120.0m的连续（桥宽=10.9m）钢箱梁桥。P58号与P59桥墩盖梁下面斜交跨过原铁路线。取P59号桥墩盖梁两侧7.5m区域建立详细模型。为了表现全桥效应，首先通过杆系（梁单元）模型求出详细模型边界处的位移，然后将其作为强制位移施加到详细分析模型的边界上。 (2) 桥梁平面图与框架模型 (3) 详细分析模型的平面图与纵、横断面图 2.2 材料和钢板截面厚度 (1) 材料 主梁和盖梁均采用钢材材料，桥面板用采用混凝土材料，详细材料特性如下。 使用材料 类型 容许应力 (MPa) 屈服应力 (MPa) 弹性模量 (KN/m2) 泊松比 钢材(主件) Q370qE 210 355 2.1E8 0.30 钢材(副件) Q235qD 140 235 2.1E8 0.30 混凝土 - 27 - 2.86E7 0.18 其中顶板、底板、腹板、支座处加劲肋、纵肋、纵向加劲肋、水平/竖直加劲肋、支点处横隔板(D4，D7，E2)采用主件材料，横隔板(D2，D5，D6，D8)、横梁、横肋、横向加劲肋采用副件材料。 (2) 盖梁的截面厚度 (mm) 构件 顶、底板 腹板 纵/横肋 竖直/水平加劲肋 厚度(mm) 36/36 30 20/12 20/20 构件 D7/D8/E2 横隔板 D7/D8/E2 横隔板加劲肋 横隔板 开口部 E2 支座处竖直加劲肋 厚度(mm) 20,20,32 10 10 32 (3) 主梁的截面厚度 (mm) 构件 顶、底板 腹板 纵/横肋 竖直/水平加劲肋 厚度(mm) 36,28/36,28 20 20/12 20/20 构件 D2/D4/D5 横隔板 D2/D4/D5 横隔板加劲肋 横隔板开口部 厚度(mm) 12,34,20 10,10,20 10 (4) 横梁截面 (mm) 构件 上/下翼缘 腹板 竖直加劲肋 (支座外/支座部) 水平加劲肋 厚度(mm) 18 12 12/10 14 3. 模型 钢材构件用板单元来建模，桥面板用实体单元来建模。以P59号桥墩盖梁为中心左右两侧各取7.5m范围建立模型。对顶板、底板、腹板、支座处横隔板、横隔板、支座处加劲肋、纵肋、横肋、水平和竖直加劲肋、横隔板开口部等部位建立模型，真实地模拟实际桥梁。交叉部位主梁的腹板(D7)又可看作钢桥盖梁的横隔板，钢桥盖梁的腹板(D4)又可看做主梁的横隔板。两个主梁之间的桥面板用实体单元建立模型。 3.1 分析模型 3.2 边界条件 仅对于全桥结构的局部模型进行分析时，局部模型的边缘要定义相应的边界约束。首先通过全桥结构的杆系模型分析计算局部模型边缘处节点的位移，然后在局部模型中以强制位移形式加载。 在横隔板(E2)的支座处，支座尺寸面积范围内设置了边界条件。 (1) 加载位移荷载 荷载类型 位置 Dz(mm) Rx(rad) Ry(rad) 恒荷载 左侧面 主梁1 -0.250 4.0E-06 -3.0E-06 主梁2 -0.245 -7.0E-06 -7.0E-06 右侧面 主梁1 -0.188 -3.0E-06 -5.0E-06 主梁2 -0.155 -1.2E-05 -3.0E-06 二期荷载 左侧面 主梁1 -1.870 1.9E-05 -1.0E-04 主梁2 -1.800 -8.3E-05 -1.2E-04 右侧面 主梁1 -5.130 5.8E-05 5.0E-04 主梁2 -4.750 -3.8E-05 5.1E-04 主梁1 移动荷载最大时 左侧面 主梁1 -3.361 -7.2E-05 -3.9E-04 主梁2 -3.024 -1.5E-04 -2.5E-04 右侧面 主梁1 -1.492 5.1E-05 1.6E-04 主梁2 -1.42