２０１０年第３１卷第１期 大型有限元计算在叠合梁安装中的应用 万 超，汪学谦 （武桥重工集团建设工程有限公司，武汉４３００５０） 摘 要： 开口钢箱叠合梁，开口钢箱在下部，砼桥面板在上部，受力非常合理，其充分利用了钢材抗拉性能和砼抗 压性能，而且减轻了桥梁的自重。由于开口钢箱叠合粱安装过程受力复杂，可能会引起砼的开裂，因此开口钢箱叠合 粱在安装过程需要验算砼桥面板的应力。该文通过大型有限元软件计算分析，验算２跨连续开口钢箱弯桥在安装过 程中是否会开裂。 关键词： 弯桥；叠合梁； 开口钢箱梁 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｂｅａｍ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ＷＡＮ（ ａｏ．ＷＡＮＧ Ｘｕｅ—ｑｉａｎ （Ｗｕｈａｎ Ｂｒｉｄｇｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ Ｌｔｄ。Ｗｕｈａｎ ４３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｅａｍｓ，ｗｈｉｃｈ ｏｐｅｎ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｉｓ ａｔ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｉｓ ａｔ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ，ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｉｔ ｃａｎ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒ－ ｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｌｌ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ．Ａｓ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｅａｍ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｍａｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｓｏ ｉｔ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃ：ｋｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｅａｍ ｉｓ ｏｎｇｏｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ｂｙ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｅ ｃａｎ ｃｈｅｃｋ ｗｈｅｔｈｅｒ ｉｔ ｗｉｌｌ ｃｒａｃｋ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｗｏ－ｓｐａｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｕｒｖｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｂｒｉｄｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｕｒｖｅｄ ｂｒｉｄｇｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｅａｍ；ｏｐｅｎ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｌ开口钢箱叠合弯桥安装过程 标高）。 ２）箱内微膨胀混凝土施工。 该文开口钢箱叠合梁弯桥，２跨连续梁，每跨跨 ３）边墩墩顶、跨中混凝土施工。 度为３４ ｍ，桥轴线在半径Ｒ：３００ ｍ的圆弧线上， 桥下部是２个开口钢箱梁，其上部砼桥面板把２个 开口钢箱梁连接在～起形成一个整体结构。 其支撑结构为中墩在２个开口钢箱梁各设一个 图１全桥示意图 固定支座，支座连线与桥轴线夹角为６４。，钢箱梁的 ４）２个月后中墩混凝土施工。 边墩各设１个活动支座（起顶位置），在中墩和边墩 ５）２８ ｄ后边墩处叠合梁顶升（４０～７０ ｒａｍ）。 支座的附近左右一段的钢箱梁内填充ＣＡ０微膨胀 ６）装支座。 砼，全桥示意图见图１。 ７）落梁２０ ＤＩＩ］＇ｌ。 其安装过程为： 利用大型有限元软件ＡＢＡＱＵＳ计算在叠合梁 １）先钢箱梁对接（边墩为初始标高、中墩为永久 的安装过程中，是否会出现砼的开裂。 】０４ ２有限元模型简介 该文以８节点的实体单元建立弯桥的全桥三维 模型。其模型示意图见图２。 图２模型示意图 ３计算结果分析 桥梁在蟹装的过程中，全桥的等效应力见图３。 图３仝桥的等妓应力图 砼桥面板的最大拉应力图见图４。 图４砼桥面极的最太拉应力图 砼桥面板的最大压应力图见图５。 图５砼桥面板的最大压应力图 开口钢箱梁的最大拉拉力图见图６。 ｊ ｊ 图６开口钢箱梁的最大拉拉力图 开口钢箱梁的最大压应力图见图７。 ２０１０年第３１卷第１期 ７升 铡稻谗的最大压应力图 从计算结果中可知，此桥梁在整个安装过程中， 砼的最大拉应力和压应力分别为：４．０３ ＭＰａ和 ３。２３ ＭＰａ。铡箱梁的最：夫拉应力和压应力分别为： ５１．０ ＭＰａ和７０．７ ＭＰａ。虽然砼的最大拉应力超过 了砼抗拉强度，但由于本计算模型中没有考虑砼桥 面板中的纵向普通钢筋，而事实上砼桥面板的一一部 分拉应力出纵向普通锄 来承受，因此实际上砼承 受的控应力比较小 所以侨梁在安装过程中砼不会 开裂 硷完全满足轿梁 装过程中的受力需求。 ４ 结 语 通过大型有跟冗软／￣＝）ｌｔ９建模分析计算验证了开 口钢箱硷桥面板叠令粱在安装过程中砼桥面板不会 开裂，完全满足受力要求。但是由于整个弯桥整体 结构比较复杂，在有限元 的三维建模过程中作出了 一些简化，没有考虑硷桥面板的纵向普通钢筋、开口 铜箱内的横隔板以及歼｝］钢箱之间的横梁，其对结 果有点影响，有待今后宽善。 参考文献 ｆ！ｊ 王金昌，陈页牙ＡＢＡＱＵＳ在土木工程中的应用 ［Ｍｊ。浙江：浙江太 ：出版社，２００６． ［２ 过镇海，胡馗 ．钢筋混凝土原理和分析［Ｍ］．北京：清 华大学出版｝上，２００３ ［５］江见鲸 断征 一平．混凝土结构有限元分析 １１．北宗：清华太学出版社，２００５． ４ 炼惠发 混凝土和土 本构关系［Ｍ］．２００４． ５ｊ ＡＢＡＱＵＳ ｈｅｏｒｙ Ｍａｎｕａ１．ＡＢＡＱＵＳ．ＩＮＣ，２００５． ［６］ ＡＢＡＧ！ＵＳ Ｅｘａｍｐ）ｅ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ Ｍａｎｕａｌ［Ｍ］．ＡＢＡＱＵＳ． １ＮＣ．２ＯＯ５． ［７ ＡＢＡＱＵＳ／ＣＡＥ Ｕｓｃ ’ｓ Ｍａｎｕａｌ ＡＢＡＱＵＳ［Ｍ］．ＩＮＣ， ２００５ ８］ＡＢＡＱＵＳ ＡａａＩ５ ｓｉｓ Ｕｓｅｒｓ Ｍａｎ￣ａｌ［Ｍ］．ＡＢＡＱＵＳ ＩＮＣ， ２９０５ 收骑羽期：２００９ １２ｏ０３． 作告簖介：万超（１０ ３一） 硕士生 Ｅ．ｍａ＇ｌ：ｗａ Ｍ￣ａｏ２２２＠ｌ６７ ＣＯｌ＇Ｉｔ １０５