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建筑桥梁计算论文桥梁力学性能论文 基于有限元仿真的斜弯箱梁桥力学性能分析 　　摘要：本文以课题组小南立交长期实时静力检测为依托，采用大型通用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型，讨论了钢筋混凝土斜交弯梁桥密布钢筋的实现方式，分析了桥梁在试验荷载作用下的应变、挠度分布规律。　　关键词：斜交弯箱梁桥 ANSYS 实体建模 静力响应　　　　1.弯梁桥的计算理论　　　　国内外的许多专家和学者相继提出了各种计算理论和分析方法，其中有限元法可广泛适用于各种曲线梁桥的计算，目前桥梁工程中使用大型通用有限元分析软件有ANSYS、SAP、MIDAS等。本文采用空间三维实体有限元法进行仿真建模，进行细部分析，可清晰的得到弯梁桥截面上的应力应变状态。　　　　2.桥型简介　　　　小南站立交是长春市四环路道路排水桥梁互通工程的一个重要组成部分，桥长74m，跨度布置16+21+21+16m，A匝道分左右两幅桥布置，左幅桥标准桥宽15m，平曲线半径为150m。　　　　3.三维实体有限元仿真　　　　3.1ANSYS三维实体建模　　采用CAD三维模型导入建立模型的方式。　　　　　　图3.1CAD三维模型　　　　　　3.2单元划分及约束设置　　采用SOLID65单元建立的实体模型、单元划分、约束条件如图3.2所示。　　3.2静载试验荷载效应分析　　采用二维动态加载理论对模型进行加载，设四种工况，每个工况分中载和偏载加载，限于篇幅，本文仅详述工况一加载响应情况。　　工况一　　工况一测试目的为第二跨跨中正应变，及第二跨跨中的挠度值。　　根据计算结果可以看出：　　（1）由于受剪力滞效应影响，三个腹板处的翼板正应变显著大于腹板之间的翼板正应变，说明剪力滞效应对斜交弯箱梁桥的截面受力影响是很显著的。　　（2）在箱梁顶板上缘，中载作用下靠近外侧的正应变大于箱梁内侧，这是由于弯桥即使在对称荷载作用下也会产生较大的扭矩，会使外梁超载，内梁卸载，内外梁产生应力差。　　（3）在中载作用下，第二跨跨中上缘节点的挠度值变化趋势为靠近箱梁外侧挠度值略大于箱梁内侧。　　（4）由于受剪力滞效应影响，腹板处正应变值较大。相比之下，箱梁顶板上缘受剪力滞影响比箱梁底板下缘受剪力滞影响大。　　（5）由正应变的变化趋势来看，在箱梁底板下缘，中载作用下靠近外侧的正应变略大于箱梁内侧。　　（6）在中载作用下，截面1下缘节点的挠度值变化趋势为靠近箱梁外侧挠度值略大于箱梁内侧，但变化趋势明显。　　工况二、三、四应力应变曲线分布规律与工况一类似。　　3.3 活载效应分析小结　　（1）斜交弯箱梁桥在中载作用下，箱梁外侧腹板处产生的正应变值总是大于内侧腹板处的，而相差的幅度，与跨径、斜交角度相关。如在工况一中，第二跨斜交角度比较大，跨径也比较大，故工况一很好地体现了斜交弯梁桥的受力性能，而工况四中，由于斜交角度非常小，跨径也相对较小，故外侧、内侧腹板处应变差值很小。　　（2）由各数据分析曲线可看出，在四种工况中，箱梁腹板处产生的应变值均大于腹板之间的箱梁顶板、底板处的应变，且差值较大，本桥标准桥面宽度为15m，说明剪力滞效应对桥面宽度较大的斜交弯箱梁桥受力性能的影响是很大的，而箱梁顶板上缘受剪力滞效应的影响较底板下缘更大。　　（3）由各工况挠度值分析曲线可看出，在中载作用下，斜交弯箱梁桥的外侧挠度均大于内侧挠度，由于本桥圆心角较小，曲率半径不是很小，而斜交角度很小，故产生的弯桥效应不是特别明显，内、外侧挠度遵循外侧大于内侧的规律，但是相差得比较少。　　　　参考文献：　　[1]姚玲森，王解军. 横向变截面曲线梁桥的计算与分析[J]. 土木工程学报，1987，20（3）59-64.　　[2]王解军，王选民. 多跨连续曲线梁桥的计算[J]. 湖南大学学报，1992，19（2）：63-69.　　[3]倪元增，钱寅泉. 弹性薄壁梁桥分析[M]. 北京：人民交通出版社，2000.　　[4]俞同华，张澎涛. 连续弯桥和斜交桥的有限条分析[J]. 重庆交通学院学报，1989，8（2）：21-26.　　[5]黄剑源，谢旭. 城市高架桥的结构理论与计算方法[M]. 北京：科学出版社，2001.　　[6]贺栓海. 桥梁结构理论与计算方法[M]. 北京：人民交通出版社，2003.