體外預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩設(shè)計(jì)方案

1、中國科技論文在線- PAGE 9 - FORMTEXT 體外預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩設(shè)計(jì)方案及有限元分析 FORMTEXT 龍炳煌， FORMTEXT 楊俊榮作者簡介：龍炳煌，武漢理工大學(xué)教授，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師通信聯(lián)系人：楊俊榮，武漢理工大學(xué)結(jié)構(gòu)碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)理論理和計(jì)算方法. E-mail: yjrong111SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version

2、 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkCompanyEN Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070;Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070 * MERGEFORMATCivil Engineering and Architecture of Wuhan University

3、 of Technology,Wuhan 430070;Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070SET bkCompanyCHN 武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070;武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070 * MERGEFORMAT武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070;武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070SET bkPostcode 430070;430070 * MERGEFORMAT430070;430070SET

4、 bkMobile15172472348 * MERGEFORMA15172472348SET bkTelphone 61265889* MERGEFORMAT61265889ET bkAddress 湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)土木館203;湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)西院土木館203 * MERGEFORMAT湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)土木館203;湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)西院土木館203SET bkEmail binghuang_long;

5、yjrong111 * MERGEFORMATbinghuang_long;yjrong111SET bkIntroduction 龍炳煌，武漢理工大學(xué)教授，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師;楊俊榮，武漢理工大學(xué)結(jié)構(gòu)碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)理論理和計(jì)算方法 * MERGEFORMAT龍炳煌，武漢理工大學(xué)教授，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師;楊俊榮，武漢理工大學(xué)結(jié)構(gòu)碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)理論理和計(jì)算方法SET bkAuthorCHN 龍炳煌;楊俊榮 * MERGEFORMAT龍炳煌;楊俊榮SET bkAuthorEN Long Binghuang;Yang Junrong * MERGEFORMATLong B

6、inghuang;Yang JunrongSET bkContact 楊俊榮 * MERGEFORMAT楊俊榮SET bkFund * MERGEFORMAT SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMA

7、T1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkReferencesInfo 1*|*期刊*|*倪娜、龍炳煌, 街道口立交橋采用裝配式橋梁的可行性研究J.武漢理工大學(xué),2010.2*|*期刊*|*Clifford, L.F, Ten Years of Segment Achievements and Projections for the Next CenturyJ,PCI Journal n.3 May-June 1999,PP.36-52.3*|*期刊*|*U.S. Department of Transportation Federal Highway

8、 Administration. Connection Details for Prefabricated Bridge Elements and Systems. HIGHWAYS FOR LIFE. March 30, 20094*|*期刊*|*嚴(yán)國敏. 日本角島大橋的設(shè)計(jì)與施工J. 國外橋梁, 1997, (04) .5*|*期刊*|*嚴(yán)國敏 諾森伯蘭海峽大橋-加拿大的一座跨海特大橋的計(jì)劃、設(shè)計(jì)與施工J 國外橋梁 1997（02）6*|*期刊*|*彭放. 新型預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩的應(yīng)用J. 華南港工, 1994, (02)7*|*論文集*|*楊壽忠, 陳明華, 李斌, 張?zhí)煸S. 節(jié)段橋梁技術(shù)

9、在重慶市新牌坊立交橋中的應(yīng)用A. 第十七屆全國橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）C, 20068*|*期刊*|*張永明, 等, 黃洲大橋水中承臺(tái)預(yù)制安裝施工. 世界橋梁, 2004; 32.( 03) : 18- 209*|*期刊*|* 官權(quán).珠江大橋預(yù)制承臺(tái)施工. 科學(xué)技術(shù)與工程.2009,(18)10*|*期刊*|*王志強(qiáng),葛繼平,魏紅一. 東海大橋預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩抗震性能分析J. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008, (11)11*|*期刊*|*曾平喜 唐衡 馮永明 .杭州灣跨海大橋預(yù)制墩身施工技術(shù)2005年全國橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集12*|*期刊*|*周國民,趙旌瑋,陳廣巧.金塘大橋中國內(nèi)跨海

10、橋梁新型墩身首次施工技術(shù)的應(yīng)用 安徽建筑2008-06-0213*|*期刊*|*余海堂. ANSYS在體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用J. 鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì), 2007,(01) .14*|*期刊*|*李廣民,任德記,高陽峰. 預(yù)應(yīng)力鋼絞線模擬分析與應(yīng)用J. 水利科技與經(jīng)濟(jì), 2007, (10) .15*|*期刊*|*中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). GB50007-2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，200216*|*期刊*|*江祖銘,王崇禮.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)墩臺(tái)與基礎(chǔ). 北京：人民交通出版社，1992 * MERGEFORMAT1*|*期刊*|*倪娜、龍炳煌, 街道口

11、立交橋采用裝配式橋梁的可行性研究J.武漢理工大學(xué),2010.2*|*期刊*|*Clifford, L.F, Ten Years of Segment Achievements and Projections for the Next CenturyJ,PCI Journal n.3 May-June 1999,PP.36-52.3*|*期刊*|*U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration. Connection Details for Prefabricated Bridge Elements and Sys

12、tems. HIGHWAYS FOR LIFE. March 30, 20094*|*期刊*|*嚴(yán)國敏. 日本角島大橋的設(shè)計(jì)與施工J. 國外橋梁, 1997, (04) .5*|*期刊*|*嚴(yán)國敏 諾森伯蘭海峽大橋-加拿大的一座跨海特大橋的計(jì)劃、設(shè)計(jì)與施工J 國外橋梁 1997（02）6*|*期刊*|*彭放. 新型預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩的應(yīng)用J. 華南港工, 1994, (02)7*|*論文集*|*楊壽忠, 陳明華, 李斌, 張?zhí)煸S. 節(jié)段橋梁技術(shù)在重慶市新牌坊立交橋中的應(yīng)用A. 第十七屆全國橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）C, 20068*|*期刊*|*張永明, 等, 黃洲大橋水中承臺(tái)預(yù)制安裝施工. 世

13、界橋梁, 2004; 32.( 03) : 18- 209*|*期刊*|* 官權(quán).珠江大橋預(yù)制承臺(tái)施工. 科學(xué)技術(shù)與工程.2009,(18)10*|*期刊*|*王志強(qiáng),葛繼平,魏紅一. 東海大橋預(yù)應(yīng)力混凝土橋墩抗震性能分析J. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008, (11)11*|*期刊*|*曾平喜 唐衡 馮永明 .杭州灣跨海大橋預(yù)制墩身施工技術(shù)2005年全國橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集12*|*期刊*|*周國民,趙旌瑋,陳廣巧.金塘大橋中國內(nèi)跨海橋梁新型墩身首次施工技術(shù)的應(yīng)用 安徽建筑2008-06-0213*|*期刊*|*余海堂. ANSYS在體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用J. 鐵道勘測(cè)

14、與設(shè)計(jì), 2007,(01) .14*|*期刊*|*李廣民,任德記,高陽峰. 預(yù)應(yīng)力鋼絞線模擬分析與應(yīng)用J. 水利科技與經(jīng)濟(jì), 2007, (10) .15*|*期刊*|*中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). GB50007-2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，200216*|*期刊*|*江祖銘,王崇禮.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)墩臺(tái)與基礎(chǔ). 北京：人民交通出版社，1992SET bkAuthorsInfo |1|龍炳煌|Long Binghuang|武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070|Civil Engineering and Architecture of Wuhan U

15、niversity of Technology,Wuhan 430070|龍炳煌，武漢理工大學(xué)教授，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師|湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)土木館203|430070|binghuang_long|61265889|2|楊俊榮|Yang Junrong|武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070|Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070|楊俊榮，武漢理工大學(xué)結(jié)構(gòu)碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)理論理和計(jì)算方法|湖北省武漢市武昌

16、武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)西院土木館203|430070|yjrong11115172472348 * MERGEFORMAT|1|龍炳煌|Long Binghuang|武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070|Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070|龍炳煌，武漢理工大學(xué)教授，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師|湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)土木館203|430070|binghuang_long|61265889|2

17、|楊俊榮|Yang Junrong|武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070|Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070|楊俊榮，武漢理工大學(xué)結(jié)構(gòu)碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)理論理和計(jì)算方法|湖北省武漢市武昌武漢理工大學(xué)馬房山校區(qū)西院土木館203|430070|yjrong11115172472348SET bkTitleInfo 體外預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩設(shè)計(jì)方案及有限元分析|A scheme and FEA of prefabricated br

18、idge piers with external prestressing| * MERGEFORMAT體外預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩設(shè)計(jì)方案及有限元分析|A scheme and FEA of prefabricated bridge piers with external prestressing|（武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070）E-mail： HYPERLINK mailto:yjrong111 yjrong111SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT 摘要： FORMTEXT 為了加快城市橋

19、梁施工速度、緩解交通擁堵、減輕環(huán)境污染，本文提出了一種體外預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩設(shè)計(jì)方案，并用ANSYS有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)果表明,這種橋墩合理可行，有關(guān)結(jié)論可供設(shè)計(jì)者參考使用。關(guān)鍵詞： FORMTEXT 體外預(yù)應(yīng)力，裝配式橋墩，有限元分析 中圖分類號(hào)： FORMTEXT TVSET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT FORMTEXT A scheme and FEA of prefabricated bridge piers with external prestressing FORMTEXT Lon

20、g Binghuang, FORMTEXT Yang Junrong(Civil Engineering and Architecture of Wuhan University of Technology,Wuhan 430070)Abstract: FORMTEXT To accelerate the urban bridge construction, ease traffic congestion and reduce environmental pollution, .a scheme of prefabricated bridge piers with external prest

21、ressing was presented in this paper. ANSYS finite element analysis software was used to calculate this piers. The conclusion shows the piers are reasonably practicable and can be used and referred for the designers.Key words: FORMTEXT external prestressing; prefabricated bridge piers; Finite element

22、 analysis引言城市立交橋施工工藝落后，施工周期長，造成交通擁堵、環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大問題。例如，武漢市街道口高架橋（長約1.5公里）1，該工程于2007年6月開工，2010年11月通車，工期3年零5個(gè)月，平均每周架橋9m。而1992年美國建成的Mid-Bay（橋長5782m）和1998年建成的Garcon-Point跨海大橋（橋長5920.74m），采用裝配式橋梁施工工藝的架橋速度分別為每周架橋290m和299m2。早在20世紀(jì)60年代，裝配式橋墩就已經(jīng)開始在歐美等發(fā)達(dá)國家使用。1955年，在美國新奧爾良Pontchartrain橋中，首次采用了預(yù)制混凝土橋墩及承臺(tái)

23、。1966年，在美國弗吉尼亞州的切薩皮克海灣大橋中，采用后張預(yù)應(yīng)力，將預(yù)制蓋梁與預(yù)制墩身連接為整體3。進(jìn)入90年代，橋墩的裝配式施工工藝已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。代表性的工程有：1992年，福羅里達(dá)州修建的愛迪生橋，預(yù)制墩與蓋梁之間采用鋼筋灌漿耦合方式連接 3；1993年，日本角島大橋，采用預(yù)制PC井筒拼裝技術(shù)架設(shè)橋墩4；1997年，加拿大的諾森伯蘭海峽大橋，在墩身和承臺(tái)之間設(shè)置剪力鍵，采用高強(qiáng)度壓漿以及U形預(yù)應(yīng)力鋼索 5；2005年，新澤西州的馬納斯廣河橋，預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁采用螺紋鋼連接3；2007年，德克薩斯州貝爾頓湖橋，墩與蓋梁的連接首次采用嵌入式后張管道灌漿施工方法。國內(nèi)采用裝配式橋墩，是從

24、20世紀(jì)90年代開始發(fā)展起來的。最早采用預(yù)制承臺(tái)和預(yù)制墩身的工程，是1994年4月開工的新奧氹大橋，其承臺(tái)為預(yù)制空腔掛箱，通過澆注混凝土使承臺(tái)與樁基連為整體，預(yù)制墩為工字型截面，截面預(yù)留10根螺紋高強(qiáng)鋼筋孔道，螺紋高強(qiáng)鋼筋預(yù)埋在承臺(tái)中，通過張拉螺紋鋼，與預(yù)制墩拼裝為整體，如圖1所示，張拉控制應(yīng)力為85%鋼筋屈服應(yīng)力 6。采用預(yù)制承臺(tái)的工程還有：黃州大橋7，珠江大橋8。采用預(yù)制墩身和蓋梁的工程有：1996年3月開工的紅磡快速路工程，該工程通過張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線，將預(yù)制構(gòu)件連為整體，并獲得香港工程師學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)部暨英國結(jié)構(gòu)工程師學(xué)會(huì)獎(jiǎng)狀9。2002年東海大橋標(biāo)段，2003年的杭州灣跨海大橋，2005年的

25、金塘大橋，其預(yù)制墩身與承臺(tái)連接均采用了現(xiàn)場(chǎng)濕接頭施工技術(shù) 1011 12。預(yù)制橋墩構(gòu)件常用的連接方法一般有兩種：一種是在構(gòu)件接觸處通過環(huán)氧樹脂和后張預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)連接；另一種是在構(gòu)件接觸處將普通鋼筋植入連接耦合器中實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的連接。A 樁基承臺(tái)大樣B 橋墩立面圖C 橋墩截面大樣圖1 新奧氹大橋預(yù)制橋墩本文提出一種體外預(yù)應(yīng)力裝配式橋墩。這種橋墩可以在工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，具有施工速度快、環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。并且有利于橋梁的監(jiān)測(cè)、維護(hù)和拆除，預(yù)制構(gòu)件可以循環(huán)利用，符合節(jié)能減排的要求。本文擬采用ANSYS有限元分析軟件，對(duì)這種橋墩進(jìn)行計(jì)算分析，了解這種橋墩的受力狀況，為這種橋墩的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。1裝配式橋墩

26、設(shè)計(jì)方案這種裝配式橋墩，由承臺(tái)、墩身、蓋梁三個(gè)預(yù)制構(gòu)件組成，如圖2、圖3所示。在現(xiàn)場(chǎng)通過施加預(yù)應(yīng)力將其拼裝成整體。在預(yù)制構(gòu)件接縫處涂抹環(huán)氧樹脂?；A(chǔ)承臺(tái)為箱型構(gòu)件。墩身為薄壁矩形空心墩。蓋梁為梯形構(gòu)件。蓋梁和承臺(tái)留有施工檢修孔。預(yù)應(yīng)力張拉端和錨固端設(shè)置預(yù)埋鋼板。蓋梁頂部設(shè)置有四個(gè)支座預(yù)埋件。預(yù)制構(gòu)件采用C50混凝土，非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB335，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用17，直徑為15.2mm，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa的鋼絞線，張拉控制應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力損失為181.35MPa。這種裝配式橋墩的施工工序?yàn)椋捍驑叮瑵仓炷翂|層，安裝承臺(tái)，安裝墩身，安裝蓋梁，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，澆注承臺(tái)箱體內(nèi)混凝土。圖2 橫橋向

27、剖面圖圖3 順橋向剖面圖2、橋墩內(nèi)力計(jì)算2.1橋墩荷載組合圖4 支座平面圖橋墩使用階段為橋面正常通行階段，依據(jù)文獻(xiàn)16，進(jìn)行橋墩截面設(shè)計(jì)時(shí)，墩頂有三種荷載工況。工況一：橋梁自重，兩跨橋面滿布汽車荷載。工況二：橋梁自重、一跨橋面布滿汽車荷載。工況三：橋梁自重，兩跨1/2橋面布滿汽車荷載。支座平面如圖4所示，單個(gè)支座為600mm600mm，墩頂荷載布置如表1所示。表1 墩頂荷載設(shè)計(jì)值工況支座編號(hào)（kN）等效荷載A1A2A3A4軸力（kN）彎矩（kNm）工況一2913.732913.732913.732913.7311654.92-工況二2268.002268.003335.663335.66112

28、07.311067.66工況三2268.004053.812268.004053.8112643.626250.342.2 墩身1/2高度處截面的內(nèi)力和應(yīng)力計(jì)算支座、蓋梁和墩身的自重分別為10.76kN，379.20kN和504.90kN。鋼絞線為8孔，每孔7根17，直徑為15.2mm，面積為140mm2,有效預(yù)應(yīng)力為1027.65Mpa，總有效預(yù)應(yīng)力為8056.78kN，墩底截面面積為3.06m2。根據(jù)上述三種荷載設(shè)計(jì)值得出墩身1/2高度處截面的內(nèi)力和應(yīng)力：工況一：N=11654.92+1.2(10.76+379.2+504.9/2)+8056.78=20482.59kN，=Mpa工況二：I

29、y=2.12m4 , y=1.1mN=4536+6671.31+1.2(10.76+379.2+504.9/2)+8056.78=20034.98kNMy=0.5(6671.31-4536)=1067.66 kN m=工況三: Ix=4.61m4 ,x=1.75mN=8107.62+4536+1.2(10.67+379.2+504.9/2)+8056.78=21471.18kN，Mx=1.75(8107.624536)=6250.34kN m=3、橋墩有限元分析3.1 有限元模型 3.1.1 單元選擇 （1）鋼筋混凝土單元SOLID65單元是專門模擬含鋼筋或不含鋼筋的三維實(shí)體單元13。該單元是

30、具有八個(gè)節(jié)點(diǎn)的六面體，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有x，y和z三個(gè)方向的自由度，還可以采用實(shí)常數(shù)對(duì)三個(gè)方向的配筋率進(jìn)行定義。本文蓋梁、墩身和承臺(tái)采用SOLID65單元，并通過配筋率定義實(shí)常數(shù)。（2）體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線單元體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線可采用Link8，該單元由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系x、y、z方向平動(dòng)的三個(gè)自由度。LINK8單元只能承受單軸的拉壓，不承受彎矩，可以用來模擬預(yù)應(yīng)力鋼絞線，普通鋼筋，桁架，垂纜，桿件，彈簧等。LINK8單元具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變、單元生死等功能。預(yù)應(yīng)力的模擬可以采用初應(yīng)變法或降溫法。初應(yīng)變法是在鋼筋單元的實(shí)常數(shù)中設(shè)置初始應(yīng)變的數(shù)值，即，是預(yù)應(yīng)力筋的

31、初應(yīng)變，=是有效預(yù)應(yīng)力；P是預(yù)應(yīng)力施加值，A是預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，E為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量。（3）鋼墊板單元SOLID95單元是3維空間20節(jié)點(diǎn)實(shí)體，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有x、y、z方向三個(gè)平動(dòng)自由度。該單元具有空間的任何方向，能夠用于不規(guī)則形狀，而且不會(huì)在精度上有任何損失，并且可以自由提供多種輸出選項(xiàng)。3.1.2 單元?jiǎng)澐峙c節(jié)點(diǎn)耦合圖5 整體模型鋼筋混凝土和鋼絞線采用分離式建立幾何模型，為了單元?jiǎng)澐忠?guī)整，蓋梁、墩身和承臺(tái)采用分別獨(dú)自劃分，通過采用耦合方程將鋼絞線單元的節(jié)點(diǎn)和最近的實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)一一耦合為整體。本設(shè)計(jì)采用體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線，因此，只需把鋼絞線端部節(jié)點(diǎn)與混凝土節(jié)點(diǎn)耦合為整體14。劃分網(wǎng)格和耦合后

32、的整體模型如圖5所示。3.1.3 單元生死對(duì)承臺(tái)的分析分為兩個(gè)階段，施工階段和使用階段。施工階段時(shí)，承臺(tái)空腔中未澆筑混凝土，不需考慮該部分的混凝土自重；使用階段時(shí)，承臺(tái)與樁以通過灌注混凝土連接為整體，此時(shí)灌注的混凝土應(yīng)為激活狀態(tài)。第一個(gè)載荷步為承臺(tái)的施工階段，應(yīng)該將承臺(tái)中的灌注混凝土單元?dú)⑺?。選中該部分混凝土單元，然后用“EKILL，ALL”命令將這些單元?dú)⑺?。單元在載荷步的第一個(gè)子步被殺死后，將在整個(gè)載荷步中保持該狀態(tài)。!第一個(gè)載荷步time,1 !設(shè)定時(shí)間值nropt,full !設(shè)置牛頓拉夫森選項(xiàng)estif,1.0e-7 !設(shè)定非缺省縮減因子nsel,s,loc,z,-8.3,-6.85

33、0nsel,r,loc,x,-1.150,1.150nsel,u,loc,y,-1.8,1.8nsel,a,loc,x,1.150,2.650nsel,r,loc,y,-2.650,2.650nsel,r,loc,z,-8.3,-6.850nsel,a,loc,x,-2.650,-1.150,nsel,r,loc,y,-2.650,2.650nsel,r,loc,z,-8.3,-6.850 !選擇在本載荷步中將被殺死的節(jié)點(diǎn)esln,s !挑選已選節(jié)點(diǎn)上的單元ekill,all !殺死選擇的單元第二個(gè)載荷步為承臺(tái)的使用階段，需要重新激活承臺(tái)內(nèi)部的灌注混凝土單元。將第一個(gè)荷載步中”殺死”的單元，用

34、“EALIVE,ALL”命令重新激活。然后在第一個(gè)荷載步約束基礎(chǔ)上，再施加支座上的面荷載。3.2 約束條件橋梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，承臺(tái)與樁通過現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土成為整體，豎向荷載作用下的分析不建立樁模型，在樁與承臺(tái)的連接部位約束所有方向的自由度。本文把直徑為d圓樁換算成了邊長為0.866d的方樁15，d=1300mm。通過約束方樁施加整個(gè)模型的邊界條件。命令流如下：wpcsys,0nsel,s,loc,z,-8.600nsel,r,loc,y,-2.313,-1.187nsel,r,loc,x,-2.313,-1.187d,all,all,0nsel,s,loc,z,-8.600nsel,r,loc,

35、x,-2.313,-1.187nsel,r,loc,y,1.187,2.313d,all,all,0nsel,s,loc,z,-8.600nsel,r,loc,x,1.187,2.313nsel,r,loc,y,1.187,2.313d,all,all,0nsel,s,loc,z,-8.600nsel,r,loc,x,1.187,2.313nsel,r,loc,y,-1.187,-2.313d,all,all,03.3 計(jì)算結(jié)果分析用Ansys軟件后處理功能，分別提取三種工況作用下，橋墩的變形、z向應(yīng)力，鋼絞線應(yīng)力，如圖6-9所示。橋墩z向位移云圖橫橋向z向應(yīng)力云圖墩身1/2高度處z向應(yīng)力云圖

36、圖 6 工況一計(jì)算結(jié)果橋墩x向位移云圖順橋向z向應(yīng)力云圖墩身1/2高度處z向應(yīng)力云圖圖7 工況二計(jì)算結(jié)果橋墩y向位移云圖橫橋向z向應(yīng)力云圖墩身1/2高度處z向應(yīng)力云圖圖8 工況三計(jì)算結(jié)果在工況一荷載作用下，橋墩z向的位移最大值發(fā)生在墩頂，其值為1.68mm。橫橋向墩身應(yīng)力值為-5.54MPa，墩身1/2高度處壓應(yīng)力為-6.42MPa-6.53MPa，均小于混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼絞線端部混凝土壓應(yīng)力為-9.45Mpa-29.0MPa，最大拉應(yīng)力為6.19MPa ，均超過了混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。在工況二荷載作用下，橋墩x向的位移最大值發(fā)生在墩頂順橋向荷載較小一側(cè)，其值為0.61mm。順橋向墩身應(yīng)力值為-

37、5.20MPa-7.31MPa。順橋向墩壁處于受壓狀態(tài)，未出現(xiàn)拉應(yīng)力。墩身1/2高度處壓應(yīng)力為-5.79MPa-6.93MPa，壓應(yīng)力在順橋向依次增大，但均小于混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼絞線端部混凝土壓應(yīng)力為-0.98MPa-8.36MPa，最大拉應(yīng)力為1.13MPa ，均未超過混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。在工況三荷載作用下，橋墩y向的位移最大值發(fā)生在墩頂橫橋向荷載較大一側(cè)，其值為1.65mm。橫橋向墩身應(yīng)力值為-1.55MPa-13.4MPa。處于受壓狀態(tài)，未出現(xiàn)拉應(yīng)力。墩身1/2高度處壓應(yīng)力為-4.47MPa-9.10MPa，壓應(yīng)力在橫橋向依次增大，均小于混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼絞線端部混凝土壓應(yīng)

38、力為-13.4Mpa-29.2Mpa，最大拉應(yīng)力為6.34MPa ，均超過了混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。ANSYS提取的墩身1/2高度處壓應(yīng)力如表2所示，通過與材料力學(xué)計(jì)算結(jié)果對(duì)比，表明兩種計(jì)算方法的結(jié)果比較接近。表2 墩身1/2高度處壓應(yīng)力 (MPa)計(jì)算方法工況一工況二工況三平均應(yīng)力最大應(yīng)力最小應(yīng)力最大應(yīng)力最小應(yīng)力材料力學(xué)6.486.935.799.104.47Ansys6.697.105.999.394.64材料力學(xué)/ Ansys0.970.980.970.970.96在工況一荷載作用下，鋼絞線應(yīng)力為990994MPa，鋼絞線應(yīng)力差為4MPa，鋼絞線應(yīng)力平均值992.1MPa，與有效預(yù)應(yīng)力相差35.55MPa。在工況二荷載作用下，鋼絞線應(yīng)力為990996MPa，順橋向應(yīng)力差為6MPa，鋼絞線應(yīng)力平均值992.9MPa，與有效預(yù)應(yīng)力相差34.75MPa。在工況三荷載作用下，鋼絞線應(yīng)力為981997MPa，橫橋向應(yīng)力差為16MPa，鋼絞線應(yīng)力平均值989.2MPa，與有效預(yù)應(yīng)力相差38.36MPa。工況一工況二工況三圖9 鋼絞線應(yīng)力云圖4結(jié)論通過ANSYS分析，得出以下主要結(jié)論：（1）橋墩的最大位移發(fā)生橋墩頂部。最大豎向位移發(fā)生在工況一，其值為1.68mm。順橋向最大水平位移發(fā)生在工況二，其值為0.61mm。橫橋向最大水平位移