文档介绍：简支空心板桥加宽刚度渐变施工细部分析
简支空心板桥加宽刚度渐变施工细部分析
摘要:以某高速公路空心板桥为工程背景,采用有限元程序Midas建立该桥的空间有限元计算模型,细部分析结果表明:横向刚度渐变构件的槽钢和螺栓在工作时容易出现应力集中。螺栓出现应力集中现象,其应力值远大于槽钢的应力值,横向刚度渐变构件在工作时螺栓是薄弱部分,选择螺栓时,为了保证其有足够的安全可靠度,应选择高强螺栓和适当增加螺栓直径;所选定的槽钢和螺栓的局部应力都在材料承受范围内,给出空心板桥刚度渐变施工方案和具体措施。
关键字:空心板,加宽,细部分析
中图分类号:+3文献标识码: A 文章编号:
1 引言
分析已有的研究成果可以看出,采用分离式加宽或刚性连接方案均没有达到理想的加宽工程效果,主要原因是新空心板和旧空心板之间存在较大的刚度差异,这种差异会在新旧空心板结合部位产生位移突变及附加应力,造成桥面铺装开裂,从而产生工程病害,不能满足工程使用要求。如果能将集中在两块空心板上的刚度差异有效地分配到多块板上,这样产生的变形或附加应力就会减小,满足工程使用要求。
对采用刚度渐变的空心板桥进行静力动力力学性能分析。计算结果表明:施加横向刚度渐变构件前后的整桥在过渡区域位移有较大的不同,在施加横向刚度渐变构件前,新内板和旧板之间出现较大的刚度突变,引起位移突变;施加横向刚度渐变构件后,各个桥面板的位移呈现逐步变化的趋势。施加横向刚度渐变构件前承受荷载的空心板荷载横向分布系数突起明显,即单板受力明显;施加横向刚度渐变构件后,荷载横向分布系数突起值减小,突起宽度增大,说明施加的集中荷载由多块板共同承担。对比施加横向刚度渐变构件前后的静力力学性能,证明了施加横向刚度渐变构件的有效性,横向刚度渐变效果良好。另外,施加横向刚度渐变构件前各桥板跨中位移达到最大值的时间也有一定的不同,说明其振动存在不同步现象,振动不同步可能会导致桥梁在使用期间,企口缝混凝土因桥板的不同步振动出现破坏;施加横向刚度渐变构件后各桥板之间振动位移协调性大大增强,达到最大位移的时间几乎一致。从动力效果分析也说明了施加横向刚度渐变构件的必要性和有效性。
2 工程概况
通过上章加固效果的评价,证明了施加横向刚度渐变构件的必要性和有效性。为了方便施加横向刚度渐变构件的应用,本节对横向刚度渐变构件的槽钢的受力和布置情况进行分析。由于前文进行分析时,空心板和横向刚度渐变构件均采用梁单元模拟,只能分析整体结构的内力和位移,不能进行精确细部内力分析。因此,还需要运用Midas/Civil有限元程序,对桥梁进行三维空间块体实体有限元建模,所建立的全桥三维有限元计算模型如图1和图2所示。
图1斜、正桥有限元计算模型
在细部分析有限元建模中,空心板的弹性模量采用钢筋与混凝土的折算弹性模量考虑普通钢筋和预应力钢筋的影响。对于空心板和底部横向刚度渐变构件均用块体单元离散;根据横向刚度渐变构件实际施工情况,空心板与槽钢之间采用螺栓连接,槽钢没有与空心板完全粘连在一起,为了与实际情况接近,在细部分析有限元建模时,不能让槽钢的空间块体与空心板的空间块体全部共节点,仅在螺栓布置的地方,让空心板与槽钢的空间块体之间共节点连接。斜桥共划分为21336个空间块体单元,33756个节点