5 建立模型
5.1 作用
5.1.1 永久作用
一期恒载C50混凝土容重 26KN/m3,
二期恒载为桥面(路缘石、防撞护栏、栏杆、灯柱、泄水管、桥面铺装等),梁内电缆、管线包含在内。桥面系将铺装6cm厚的钢筋混凝土层和10cm厚的沥青层。钢筋混凝土层的容重为26 KN/m3,沥青层的容重为24 KN/m3,因此桥面铺装的重力为:
=26×0.06×17+24×0.1×17
=67.32KN
式中: ——桥面铺装的重力;
——钢筋混凝土层厚度;
——沥青层厚度。
栏杆重: =1×2=2KN
二期恒载的数值: + =69.32KN
5.1.2 汽车荷载
采用公路-I 级车道荷载。 取值按照 JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》规定选取:公路-I 级车道荷载的均布荷载标准值为qk = 10.5KN/m;集中荷载标准值选取Pk = 360KN;计算剪应力时乘以1.2系数。
本桥布四车道,应进行多车道效应折减,折减系数取值:0.67
5.1.3 温度作用
桥址处平均气温16.1℃,最高有效温度40℃。最低有效气温0℃。
1. 系统温度:系统正温差取23.9℃,系统负温差取-16.1℃。
2. 温度梯度:桥面铺装形式为10cm沥青混凝土铺装+6cm钢筋混凝土铺装,故按《通用规范》4.3.10中第3条,梯度正温差(升温):T1=14℃,T2=5.5℃;梯度负温差(降温):T1=-7℃,T2=-2.75℃。
5.2 计算方法概述
整体静力计算采用空间有限元分析,分析软件采用MIDAS CIVIL。总体结构根据结构形成过程进行施工阶段计算,成桥分析根据荷载组合要求的内容进行内力、应力计算,通过对预应力的调整使结构在施工阶段和使用阶段的内力、应力及刚度均符合规范要求。
5.3 模型建立
桥主梁共划分了42个单元,共43个节点,在Midas程序中建模(包含了材料、截面、边界条件等),几何模型如图。
图5.1 梁桥主梁模型图
模型如图,桥梁主要构件的计算中,分18个施工阶段进行受力分析。
首先建立坐标系进行单元划分,然后输入单元的材料特性值与截面特性值后赋给相应的单元,添加约束,静力荷载,张拉钢束,移动荷载分析,最后进行施工阶段模拟,模型就创建完毕。
5.3.1 单元划分
采用Midas程序进行建模型,具体单元划分如下:
表5.1 单元划分
截面段 变截面段 等截面段
单元号 2、39、4~10、13~19、22~28、31~37 1~41、3、11~12、20~21、29~30、38、40~42
图5.2 单元划分模型图
5.3.2 材料和截面
图5.3 材料特性
5.4 截面特性(如边墩墩顶处)
5.5 变截面特性
特征截面特性值
特征截面 面积A(m^2) Ixx(m^4) Iyy(m^4) Izz(m^4) 截面中心y、z(m)
边墩墩顶截面 10.3932 13.8936 5.3129 188.064 8.5000 0.9581
中跨跨中截面 8.7060 12.7720 4.6375 176.197 8.4999 1.0560
中墩墩顶截面 13.3476 45.8469 22.3127 221.296 8.5000 1.6939
5.3.3 结构边界条件本结构边界条件如下表:
6 整体静力分析
6.1 恒荷载内力计算
此桥的恒载和附加荷载考虑以下几种情况:自重,二期恒载,移动荷载,温度荷载(系统升温,系统降温,截面升温,截面降温),支座沉降。以下计算得的轴力都是以压力为正,弯矩与剪力同材料力学。
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