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主梁内力分析及施工过程桥梁现代施工技术

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-56顶推施工梁的计算图式每个顶推阶段均按该阶段全桥所处的实际跨径布置和荷载进行整体内力分析,而不是对同一截面的内力按若干不同阶段的计算内力进行叠加。2)杆系模型说明 在ANSYS中建杆系模型,施工过程中,施工段连续添加,即一个施工段完成后,向前推出一段,再顶推下一施工段,故使用单元“死/活”功能来模拟这一过程。由图4-58可知,因为55 m梁段的施工方法为满堂支架,并非主要顶推的梁段,其内力不变化。

主梁内力分析及施工过程桥梁现代施工技术

1)计算假定 顶推连续梁通常是在岸边专门搭设的台座上逐段预制、逐段向对岸推进的,它的形成方式是先由悬臂梁到简支梁再到连续梁,又由双跨连续梁再到多跨连续梁,直至达到设计要求的跨数。为了简化计算,一般做如下假定:

(1)放在台座上的部分梁段不参与计算,也就是说在计算图式中,在靠近台座的桥台处可以取成为一个完全铰,如图4-56所示。

图4-56 顶推施工梁的计算图式

(2)每个顶推阶段均按该阶段全桥所处的实际跨径布置和荷载进行整体内力分析,而不是对同一截面的内力按若干不同阶段的计算内力进行叠加。

2)杆系模型说明 在ANSYS中建杆系模型,施工过程中,施工段连续添加,即一个施工段完成后,向前推出一段,再顶推下一施工段,故使用单元“死/活”功能来模拟这一过程。ANSYS中,单元的“生”并非真正添加新单元,单元的“死”并非移走“死”的单元。对于“死”单元,程序通过一个很小的因子乘以它们的刚度,在荷载矢量中,和这些“死”单元相联系的单元荷载也被设置为0。当单元“生”时,只是重新激活。所以,在处理前必须定义所有的单元,包括在以后分析中才会“生”的单元。在求解期间,不能建立任何新单元,为了添加新单元,首先必须让它们“死”,然后在合适的荷载步中重新激活他们。单元被激活时,它的刚度、质量和单元荷载等返回到原始值,但是没有应变记录。由于顶推过程中,对于结构来说,支座是变化的,可以采用两种方式来模拟,一种是结构移动,而支座位置不变,另一种是结构位置不变,而支座变化。本模型采用后一种方式处理。

由于将主梁简化为平面梁单元进行模拟计算,直接计算得到主梁各部分的内力,然后根据内力换算各截面的应力,一般不考虑箱梁翘曲的影响。

杆系单元采用beam44,自定义截面如图4-57所示,并导入ANSYS作为梁截面。

图4-57 杆系模型截面示意图

顶推步距为2 m,介于不同支承条件关键时刻,将顶推过程分成四大部分:

(1)time1~15:主梁上墩到最大悬臂状态。

(2)time16~54:两跨连续到三跨连续。

(3)time55~64:三跨连续到四跨连续。

(4)time65~92:四跨连续到成桥。

3)顶推施工阶段弯矩包络图 将ANSYS计算的结果导入EXCEL后,找出每个截面的内力最值,绘出内力包络图。

为校核有限元计算的结果,手算弯矩最大值,计算过程如下:(www.xing528.com)

钢梁的自重为:g1=A·q=0.104×107×78.5×10-6=81.64 k N/m

在有限元计算时,考虑竖向加速度时取系数为1.1(因为杆系模型没有考虑横撑等一些杆件),得弯矩最大值66 866.492 k N·m。

弯矩最大值出现在主梁上墩时刻,M=g1(852/8-β×55.252/4)×1.1=67397.6 kN·m精度满足要求。

由图4-58可知,因为55 m梁段的施工方法为满堂支架,并非主要顶推的梁段,其内力不变化。下面取出主要顶推的梁段的内力包络图,即85 m+78 m+21.785 m+55.25 m(导梁),如图4-59所示。

4)顶推施工阶段剪力包络图 如图4-60和图4-61所示。

图4-58 弯矩包络图

图4-59 主要顶推梁段的弯矩包络图

图4-60 剪力包络图

图4-61 主要顶推梁段剪力包络图

5)顶推施工阶段支点反力包络图 如图4-62所示。

图4-62 支点反力包络图

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