戴利平

(宇航交通建设集团有限公司,浙江 杭州 311100)

1 多因素下箱梁桥的开裂机理

1.1 有限元模型

以三跨预应力连续梁作为分析对象,建立与相应的有限元分析模型,模型主要参数如下。

(1)结构尺寸。箱梁采用单箱单室连续式设计,纵向各截面设定为相等,跨径布置设计为30 m+30 m+30 m。湿接缝尺寸定为0.5 m。

(2)材料特性。箱梁的主体结构及湿接缝均定义为C50混凝土,其容重、弹模及泊松比分别定义为25 kN/m3、3.45×104MPa及0.2。为了模拟支座状态,将垫片定义为刚度较小且变形有限的钢垫片,定义其容重、弹模及泊松比分别定义为7 800 kN/m3、1×103GPa及0.3。

(3)边界条件。为了简化结构、减少算量,本研究对箱梁桥的墩柱支承做出简化处理,假定支座垫块底部、地面直接采用刚接进行连接,而支座垫块上部泽宇桥体形成支座约束。

考虑到分析算量及计算精度的要求,将有限元模型划分为114 968个六面体单元,其中构成应力筋的桁架单位共1 500个。

(4)工况条件。按照正交性试验原理,共可得到25中不同的工况条件,如表1、表2所示。同时,为了方便比对分析,另外增设一类基准工况,也即假定无预应力损失、标准温度条件、规范等效荷载取值下的工况条件,以此来模拟分析桥梁的理想状态。

表1 各因素水平设计表

表2 正交试验法所确定的工况设计

2 Abaqus计算结果分析

2.1 关键截面的应力计算结果

在假定的基准工况条件下,也即:施加3 500 Pa均布荷载作用、张拉1 395 MPa预应力、25 ℃环境温度下,分析得到箱梁结构整体的计算云图。

可以发现,在基准工况下箱梁结构中的最大第一主拉应力出现在支座顶点所对应的顶板上表面处。……