悬挑式框架桥的有限元分析

刘亚琼

悬挑式框架桥的有限元分析

刘亚琼

结合 16m框架桥的工程实例,通过 Midas有限元软件建模分析,介绍了框架桥实际工程的模型建立、边界条件、荷载计算及组合方法,对框架桥的结构设计有一定指导意义。

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本桥结构形式为 16m框架桥;既有线与新建道路中心线交角为 90°,框架桥按正交进行设计。框架桥顶板顶面距铁路钢轨底面为 60mm,结构总高度 8.6m,结构净高 7.5m,顶板厚 1m,底板厚 1.1m,边墙厚为 1m,顶板加腋均采用 0.5m×1.5m,底板加腋均采用 0.2m×0.2m,框架桥主体全长为 13m,顶板两边分别悬挑 1m,1.5m。全桥采用C35混凝土。

1 主要设计荷载

1)结构自重：混凝土的容重取 26 kN/m3。2)桥面二期恒载：

桥面二期恒载集度为G1=21.42 kN/m2。

悬挑部分考虑电缆槽、栏杆扶手重,荷载集度为G2=9 kN/m。3)水平土压力：

主动土压力系数按以下公式计算：

4)列车活载：铁路列车竖向静活载“中—活载”。在 Midas模型中设车道,使用移动荷载进行计算。

5)人群活载：在 Midas模型中设人行道,使用移动荷载加载。

6)汽车活载：在 Midas模型中设车道,使用移动荷载加载。

7)降温 15℃：将结构的顶板、边墙整体降温 15℃来近似模拟混凝土收缩徐变效应。

8)制动力：根据规范进行计算。

9)冲击力：根据规范进行计算：

2 计算模型(三维模型)

考虑到框架桥两侧悬挑,为了分析的全面性,按照设计尺寸对框架桥建立空间分析模型,沿横向、纵向取 0.5m,1m划分单元,节点共计 1 481个,单元共计 1 208个。基础对底板的约束采用土弹簧进行模拟。

3 边界约束

基础对底板的约束用土弹簧来模拟,竖向地基系数 C0=m0l,m0为竖向地基系数随深度增加的比例系数;l为入土深度,根据C0来确定弹簧刚度系数。……