T梁连续刚构桥梁墩梁固结节点模型有限元分析.pdf

HIGHWAY No．8 公路2013年8月第8期 Aug．2013 文章编号：0451--0712(2013)08--0075--05中图分类号：U441．5 文献标识码：B T梁连续刚构桥梁墩梁固结节点 模型有限元分析 黄 萍 (福建省交通规划设计院福州市 350004) 摘 要：对T梁与墩固结的连续刚构桥来说，其墩顶固结的节点是关键的传力部件，基于一座7×30m预应力 连续刚构T梁高墩桥，建立墩梁固结节点的ANSYS有限元模型，计算和分析了其在第一工况最大弯矩和第二工况最 小弯矩边界荷载下的应力分布、应力传递规律及应力集中现象等情况。分析表明：两种工况作用下，横桥向和竖桥向 的拉压应力均不大，全桥整体刚度分配均匀，整体受力性能良好，T梁、墩梁固结区及盖梁受力处于正常的状态，设计 是合理可行的，但在墩梁固结处局部位置存在应力集中现象，应引起设计方注意。 关键词：T梁；连续刚构桥；固结节点；应力集中；有限元；分析 福建省山区高速公路多穿越丘陵山涧地段， 本桥的施工方案为先简支，后在盖梁顶部采用C40现 以高墩桥梁较多，不少桥梁的墩高在30～50ITl，采 浇混凝土将2号～5号墩梁固结，实现体系转换，形成 用常规中、小跨径的简支或连续梁桥不尽合理，而 连续一刚构组合桥梁，其桥型布置立面如图1所示。 大跨径的连续(或刚构)箱梁桥则存在造价高、工 期长、养护费用大等缺点。为解决上述问题，设计 2 固结节点有限元模型 单位采用中小跨径T梁。预制架设完成后，利用 T梁连续刚构桥其固结的节点是关键传力部 现浇接头在盖梁处将T梁与墩固结，实现体系转 件，是该类桥梁与现浇连续刚构箱梁桥在固结方式 换，形成刚构体系的梁桥(以下简称“T梁连续刚 和结构受力上的最大差异之处，也是容易出现应力 构桥”)。该桥型既提高桥梁的整体受力性能及抗震 集中的部位，因此作为重点研究和分析对象。 性能，同时又提高标准化建设程度、节约造价且加快 分析区域尺寸为：纵桥向×横桥向×竖向为 15mXl2 施工速度。但该桥梁结构与现浇(或悬浇)箱梁连续 m×(2×7．5)m，节点内力方向按两端局 刚构桥在受力上有较大的差别，为此福建省高速公 部坐标系下内力正向定义，如图2所示。两种荷载 路指挥部联合设计单位和高校开展对T梁连续刚 组合工况见表1。 构桥的静动力性能研究，特别加强了对墩梁固结节 点的受力特性分析，以验证工程设计的合理性，确保 3有限元模型构造 结构的安全。 3．1模型概况 桥梁模型主要由桥墩、盖梁、横梁和T梁组成， I工程背景 计算模型已考虑预应力的影响，为了尽量接近实际 福建龙岩～长汀高速公路大坑里2号大桥为跨 情况，考虑了横隔梁的影响。 越山谷的高墩桥梁，最大墩高约47m，上部结构为 有限元模型采用通用大型有限元程序ANSYS 7×30 建模，模型全部采用块体单元solid92，共剖分为 m预应力混凝土T梁连续一刚构组合体系，主 317 梁断面由5片T梁组成，梁高2．0rfl，梁肋间距 298个单元，所用节点78239个，单元性态良 2．45 m。下部 好，没有出现形状奇异警告单元。三维网格模型如 m，中梁预