發(fā)布時(shí)間：2019-08-08 13:00

【摘要】：以三跨連續(xù)獨(dú)柱墩曲線梁橋作為基本結(jié)構(gòu),針對(duì)不同橋型布置形式建立有限元模型,利用非線性分析與接觸理論考察傾覆過程中結(jié)構(gòu)位移、轉(zhuǎn)角及支座反力的時(shí)程變化規(guī)律。進(jìn)而計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù),分析不同橋型布置下的獨(dú)柱墩梁橋抗傾覆能力及傾覆力學(xué)特征,改變橋型布置以對(duì)獨(dú)柱墩傾覆力學(xué)行為進(jìn)行參數(shù)分析,并將規(guī)范法計(jì)算結(jié)果與有限元法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。數(shù)值仿真表明:隨偏載不斷增大,邊墩內(nèi)側(cè)支座反力首先減小直至脫空;反力重新分配后,邊墩外側(cè)支座反力增速減緩,中墩單支座反力持續(xù)增大,最終達(dá)到極限狀態(tài)。通過參數(shù)分析可進(jìn)一步看出:不同橋型布置形式對(duì)這一傾覆過程影響明顯,邊中跨比越小的獨(dú)柱墩梁橋,其抗傾覆安全性能越低;如果同時(shí)曲線半徑較大,則采用規(guī)范方法驗(yàn)算時(shí)會(huì)大大高估其抗傾覆能力,從而降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性。
【圖文】：

規(guī)律。進(jìn)而計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，分析不同橋型布置下獨(dú)柱墩曲線梁橋抗傾覆能力及力學(xué)特征，得出橋型布置關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)獨(dú)柱墩傾覆力學(xué)行為的影響。同時(shí)將規(guī)范法計(jì)算結(jié)果與有限元法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，考察規(guī)范法驗(yàn)算不同橋型布置的獨(dú)柱墩曲線梁橋抗傾覆穩(wěn)定性的準(zhǔn)確性與適用性，為該類新橋設(shè)計(jì)建設(shè)及舊橋改造加固提供分析依據(jù)，為相關(guān)規(guī)范條文的進(jìn)一步修訂建立理論基矗1分析結(jié)構(gòu)描述1.1基本結(jié)構(gòu)選擇曲線跨徑3×30m、曲線半徑100m的獨(dú)柱墩混凝土曲線連續(xù)箱梁橋作為文中研究的基本研究對(duì)象。橋梁截面及平面布置見圖1，橋面全寬8.8m，行車道寬度為8m，曲線梁半徑為100m。圖1結(jié)構(gòu)截面與平面布置形式(單位:m)Fig.1Layoutsofstructuralcross-sectionandplane(unit:m)圖1中橋臺(tái)采用雙支座抗扭支承，兩支座橫向間距3.2m，沿結(jié)構(gòu)中線對(duì)稱布置，中墩為單支點(diǎn)設(shè)置且無偏心，橋臺(tái)為GPZ2型號(hào)盆式支座，中墩為GPZ10型盆式支座。將支座沿圓弧外側(cè)行車方向依次編號(hào)為①～⑥，圖中箭頭表示活動(dòng)支座可以移動(dòng)的方向，設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。表1支座型號(hào)及參數(shù)［6－7］Tab.1Modelnumbersandparametersofbearings［6－7］編號(hào)支座規(guī)格最大轉(zhuǎn)角/rad最大豎向位移/mm最大橫向位移/mm①GPZ2DXF0.02±500②GPZ2SXF0.02±50±40③GPZ10GDF0.0200④GPZ10DXF0.02±500⑤GPZ2SXF0.02±1000⑥GPZ2SXF0.02±100±40利用大型有限元程序ANSYS對(duì)該基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化有限元建模�；炷敛捎萌S實(shí)體單元solid65模擬，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40;支座橡膠采用三維實(shí)體單元solid185模擬。利用面面接觸單元(Targe170、Conta174)模擬主梁底面與支座面之間的接觸行為;支座體豎向劃分為4層單元，，中墩支座每層再劃分為128個(gè)單元(徑向×切向=8×16)，邊墩?

第5期魯圣弟，等:橋型布置對(duì)獨(dú)柱墩曲線梁橋抗傾覆性能的影響(征求意見稿)》(JTGD62—2012)(下文中簡稱規(guī)范)中對(duì)抗傾覆穩(wěn)定性的要求為:公路－I級(jí)車道荷載所驗(yàn)算得到的上部結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)不小于2.5。為與規(guī)范保持一致性，此處亦采用公路－I級(jí)荷載進(jìn)行偏載加載。有限元模型見圖2。圖2有限元模型Fig.2Finiteelementmodel按規(guī)范給出的最不利傾覆軸判斷方法與原則，通過計(jì)算可知:當(dāng)曲線梁曲線半徑大于550m時(shí)，傾覆軸線為邊墩外側(cè)支座連線。當(dāng)曲線半徑小于550m時(shí)，對(duì)于本文中給定的橋型，見圖1，中墩支座在邊墩支座連線外側(cè)，最不利傾覆軸線為兩中墩支座連線，此時(shí)穩(wěn)定力矩最校加載時(shí)，公路－I級(jí)荷載加載范圍為傾覆軸線的外側(cè)，同時(shí)按規(guī)范給出的車輛橫向布置最小距離來定荷載的最不利偏載位置，具體可見規(guī)范相關(guān)條文與附圖。加載分兩步進(jìn)行，第1個(gè)時(shí)間步加載重力荷載;第2個(gè)時(shí)間步加載公路－I級(jí)荷載，按最不利偏載布置(偏向曲線外側(cè))，并不斷按倍數(shù)增大荷載直至計(jì)算發(fā)散，此時(shí)認(rèn)為結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆倒塌，結(jié)構(gòu)功能完全失效。計(jì)入幾何、材料雙重非線性并考慮接觸分析，跟蹤結(jié)構(gòu)傾覆全過程的力學(xué)行為變化［8－13］。1.2參數(shù)分析對(duì)象為研究橋型布置對(duì)獨(dú)柱墩曲線梁橋抗傾覆性能的影響，以圖1與圖2給出的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，改變曲線梁半徑形成以下10種不同的橋型布置以進(jìn)行參數(shù)分析。同時(shí)，為研究邊中跨比對(duì)獨(dú)柱墩曲線梁橋抗傾覆性能的影響，仍以圖1與圖2為基礎(chǔ)，橋梁三跨全長90m不變，曲線梁半徑選為500m，建立邊中跨比為1.00，0.90，0.80，0.70(中跨長分別為30，32.2，34.6，37.5m)的4種橋型布置進(jìn)行參數(shù)分析。由于橡膠支座本身剛度遠(yuǎn)小于橋墩剛度，橋墩剛度在整個(gè)傾覆過程及傾覆誘因中并不占主導(dǎo)地位，而計(jì)算模型已詳細(xì)計(jì)入支座?
【作者單位】： 安徽省交通控股集團(tuán)有限公司;東南大學(xué)交通學(xué)院;
【基金】：安徽省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(AHGS 2014-18) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2242016R30023)
【分類號(hào)】：U441

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本文編號(hào)：2524381