郭春华 朱忠义 黄红兵

0 引言

钢管混凝土拱肋是由外包钢管和内部核心混凝土这两种传热性能和力学性能都相差很大的材料组成,因此其温度效应问题与普通钢桥梁和普通混凝土桥梁比较有很大的差别[1-6]。为了更好地研究钢管混凝土拱肋温度效应,对纯粹钢管即钢管拱肋吊装阶段的温度效应进行分析,同时其研究可为钢管混凝土拱肋的施工提供参考。

本文以ANSYS通用有限元软件建立四肢桁架钢管拱肋吊装阶段温度变形及应力分析计算模型,计算空钢管吊装节段的温度场、温度位移、温度应力,并与实测数据进行对比分析,掌握其变化规律并为空钢管混凝土吊装的线形控制提供依据,提高拱肋安装精度。

1 计算模型

以ANSYS通用有限元软件建立计算模型,拱脚按固结考虑,拱肋上、下哑铃和腹杆都用梁单元模拟,杆件之间的连接全按固结计算。计算时只考虑温度作用,不考虑其他荷载。拱肋计算模型如图1,图2所示。

计算时温度作用取两种工况。工况1:均匀升温20℃;工况2:均匀升温+考虑拱肋截面的非线性温度场。

通过有限元仿真计算,当拱肋整体均匀升温20℃时,拱肋竖向位移计算拱顶位移最大,上升48.7mm,拱肋应力较小。

在日照作用下,拱肋断面的温度分布非常复杂,拱肋梯度温差包括两层含义:其一是上哑铃与下哑铃的温度之差,在晴天日照情况下,上拱肋直接受日照作用,其平均温度要比下哑铃高出很多;另外一层含义是上哑铃本身截面内的非线性温度分布,一般来说这种情况对拱肋整体变形影响较小,但对拱肋局部受力有一定影响。……