三塔結合梁斜拉橋結合段空間有限元分析.pdf

1、結合梁斜拉橋是主跨采用結合梁，邊跨采用混凝土梁，主跨和邊跨采用結合段連接的一種斜拉橋。它以跨越能力大、自重輕、抗震性能好、造價低、施工便捷等優(yōu)點，在國內外大跨徑橋梁建設中得到廣泛的應用。結合段是結合梁斜拉橋連接主跨結合梁和邊跨混凝土梁的重要結構，功能上要求做到能順暢地傳遞各種荷載產生的內力，同時也是結合梁斜拉橋材料和結構的突變處，其構造和受力均非常復雜，為橋梁設計的重要環(huán)節(jié)。然而結合段沒有明確的計算理論和設計方法指導，缺乏設計規(guī)范作為依

2、據，結合段各構件的受力狀態(tài)不明確。因此，有必要全面、真實地掌握結合段的三維應力狀態(tài)以及內力傳遞規(guī)律，以便驗證設計的合理性，并對相似橋型的設計和施工有一定的參考價值。
　　 在建的武漢市二七長江大橋是目前世界跨度最大的三塔結合梁斜拉橋，采用雙工字鋼結合梁-雙肋式混凝土梁結合段。本文通過ANSYS有限元軟件，采用空間板殼和實體單元與桿單元相結合，建立結合段精細化空間有限元模型，根據運營過程中對結合段不利的六種荷載工況，分析結合段的位

3、移變化情況、主應力分布狀態(tài)、內力傳遞規(guī)律以及正應力分布規(guī)律。具體地說，本文主要進行了以下幾個方面的工作：
　　 (1)首先運用有限元軟件ANSYS建立武漢二七長江大橋結合段空間有限元節(jié)段模型，其次運用有限元軟件MidasCivil建立武漢二七長江大橋全橋模型，由全橋模型求得結合段結合面節(jié)點的內力影響線，并把確定結合段節(jié)段模型的荷載工況的加載范圍、大小以及邊界條件準確地加到結合段空間有限元節(jié)段模型，模擬運營過程中對結合段不利的六種

4、荷載工況。
　　 (2)分析結合段的位移變化情況。結合段位移變化處于-7.9mm～14mm區(qū)間，結合段三向位移絕大部分處于毫米級別，結合面處各構件變形較小。結合段混凝土梁、鋼梁以及橋面板三向位移變化協(xié)調一致。
　　 (3)分析結合段的主應力分布狀態(tài)?；炷亮旱闹鲬ψ兓幱?14.6MPa～1.34MPa區(qū)間、鋼梁的主應力變化處于-84.6MPa～31.9MPa區(qū)間、橋面板的主應力變化處于-16.9MPa～0.99MPa

5、區(qū)間。結合段混凝土梁、鋼梁、橋面板均處于低應力狀態(tài)，結合段的應力分布完全可以滿足設計要求。
　　 (4)分析結合段的內力傳遞規(guī)律以及正應力分布規(guī)律。結合段縱向正應力傳遞規(guī)律為：結合段主體受壓，壓應力沿縱橋逆向以及豎橋逆向縱向正應力呈遞減趨勢?；炷亮?、鋼梁以及橋面板縱向正應力分布較均勻，但是在HL4承壓板處縱向正應力存在銳變現象。結合段承壓鋼板的vonMises應力變化范圍為0.87MPa～42.4MPa。承壓板總體應力水平較低