预应力混凝土箱梁桥精细化有限元模型

吕颖钊,陈国强,潘学政

(杭州市公路管理局,杭州 310030)

0 引 言

钱江通道南接线上部结构大量采用整幅现浇连续箱梁,结构整体性好,景观效果佳。现浇连续箱梁标准段宽跨比为1.1,部分互通区路段变宽处箱梁宽跨比在1.5以上。由于宽箱梁的宽跨比大、腹板间距大、悬臂长等特点,桥梁结构分析通常采用的空间杆系有限元法已不能满足该桥需要,需采用精细化有限元方法仿真模拟预应力混凝土结构,从而计算结构的受力状态,特别是结构的横向受力状态和局部应力分析。

本文介绍了预应力箱梁桥的有限元分析方法,并基于ANSYS二次开发了预应力箱梁桥有限元分析模块,能够快速建立预应力混凝土箱梁的精细化模型,可用于预应力结构的力学性能分析,并通过在钱江通道南接线4×30 m现浇连续箱梁进行应用,验证了本文精细化模型的建模方法和程序的实用性。

1 预应力箱梁桥有限元分析方法

预应力箱梁桥常用的有限元分析方法有平面杆系法、空间梁单元法和空间实体单元法[1]。

采用平面杆系法时,主梁用两节点各三自由度(纵、竖、转角)的梁单元模拟,体内预应力不模拟单元,只模拟荷载,截面刚度采用计入钢筋作用的换算刚度,体外预应力采用只受拉压的杆单元模拟。平面杆系法是常规窄桥设计常用的分析方法,自由度少,计算速度高,但无法考虑弯扭效应。平面杆系法常用于了解结构的总体力学性能,如初步设计、参数制定、结构总体布置等。……