大數(shù)據(jù)時代下，我們還有隱私嗎

1、<p>　　大懸臂寬箱梁橋面板橫向受力分析</p><p>　　摘 要：采用Ansys程序對某混凝土大懸臂寬箱梁斜拉橋進行了橋面板懸臂部分及箱內頂板的受力分析，給出了橫向預應力對橋面板受力的影響及運營過程中橋面板的橫向受力狀態(tài)，采用Midas程序對懸臂部分的計算進行校核，驗證了結果的正確性。對同類型橋梁的橋面板橫向設計具有一定的參考價值。 </p><p>　　關鍵詞：大懸臂寬箱

2、梁；橋面板；橫向受力 </p><p>　　中途分類號：U443.31 文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，橋梁數(shù)量逐漸增多，車流量越來越大，較多地區(qū)要求修建雙向六車道或雙向八車道公路，橋梁的寬度達到了30m或者更大。因此，橫向大懸臂箱梁越來越受到橋梁工程技術人

3、員的重視，而且其具有較大的豎向剛度，在公路橋梁中應用廣泛。由于箱梁較寬、懸臂較大，箱梁的橫向效應突出，在結構分析中不容忽視其橫向的受力狀態(tài)。在常規(guī)箱梁橫向受力分析中，常采用有限元軟件建立單寬的桿系模型進行，忽略了箱梁的橫向剪切變形及畸變效應，而且對于不滿足單向板的箱內頂板不適用此種計算模式。對于大懸臂寬箱梁橫向受力分析更為重要，應采取更精細的算法考慮箱梁的橫向受力狀態(tài)。 </p><p>　　2大懸臂寬箱梁橋面板

4、受力分類 </p><p>　　橋面板是直接承受車輛輪壓的承重結構，大懸臂寬箱梁橋面較寬，一般施加橫向預應力，做成預應力混凝土板。在構造上通常與主梁的梁肋和橫隔板整體相連，這樣既能將車輛活載傳給主梁，又能構成主梁截面的組成部分，保證主梁的整體作用。 </p><p>　　對于大懸臂寬箱梁可分為懸臂部分及箱內頂板兩部分進行受力分析。其中懸臂部分可作為三邊自由一邊支撐的懸臂板來分析。箱內頂板屬

5、于四邊簡支板，根據(jù)彈性薄板理論的研究，當板的長邊與短邊之比大于2時，可作為沿短跨方向的單向板設計；當板的長邊與短邊之比小于2時，可作為雙向板設計。 </p><p>　　本文針對某斜拉橋混凝土箱梁（見圖1），采用大型有限元軟件Ansys建立箱梁的實體模型，進行懸臂及箱內頂板的受力分析，懸臂部分計算與單寬桿系模型對比，驗證了結果的正確性，為同類型箱梁頂板的橫向分析具有一定的參考價值。由于中央箱室不作用車輪荷載，不在

6、研究范疇之內。 </p><p>　　圖1 某斜拉橋主梁標準斷面（單位: cm） </p><p><b>　　3 懸臂部分計算 </b></p><p><b>　　3.1 計算模型 </b></p><p><b>　?。?）模型的建立 </b></p>&l

7、t;p>　　采用Ansys有限元程序按結構的實際尺寸建立三維實體模型，頂板橫向預應力采用15-5高強預應力鋼絞線，布置間距為0.8m，橫隔板預應力采用15-19高強預應力鋼絞線。縱向選取5個橫隔板間距長度（5×4.0=20m）建立模型，其中拉索錨固于橫隔板位置。由于橫向對稱，取一半結構進行研究。在斜拉索錨固位置約束主梁，主梁中心線位置施加對稱約束。計算模型及預應力布置見圖2、圖3所示（僅示意了11m長范圍）。 </

8、p><p>　　圖2 懸臂板計算模型示意 </p><p>　　圖3 預應力鋼束布置（頂板及橫隔板鋼束） </p><p><b>　　（2）材料特性 </b></p><p>　　鋼絞線及混凝土材料特性按表1取值，未列出特性參考相關規(guī)范。 </p><p>　　表1 材料力學指標 </p>

9、;<p><b>　?。?）作用荷載 </b></p><p>　　自重：按材料容重進行計算； </p><p>　　橋面鋪裝：24*0.1＝2.4kN/m2； </p><p>　　護欄及人行道板按實際重量施加； </p><p>　　人群荷載：3.5 kN/m2； </p><p&g

10、t;　　車輛荷載：公路-Ⅰ級車輛荷載，考慮1.3的沖擊系數(shù)，加載位置見圖4所示。 </p><p>　　圖4 輪載及橫向預應力布置（單位: cm） </p><p><b>　?。?）荷載工況 </b></p><p>　　工況1：施工階段橫向預應力張拉完成，上二期恒載前； </p><p>　　工況2：運營階段車輪荷載

11、作用下。 </p><p>　　3.2 預應力損失計算 </p><p>　　為準確估算預應力損失，這里采用Midas軟件建立主梁橫框架模型，分析箱梁頂板橫向預應力損失，考慮施工過程及運營階段兩種工況，兩工況預應力沿程損失見圖5、圖6所示。 </p><p>　　圖5 施工階段預應力沿程損失 </p><p>　　圖6運營階段預應力沿程損失（

12、考慮收縮徐變） </p><p>　　表2預應力損失對比表 </p><p>　　由以上分析可知，施工過程中預應力損失14.3%，運營階段考慮收縮徐變后預應力損失為21.5%，模型中按實際損失考慮。橫隔板預應力效應對頂板受力影響較小，其損失按20%考慮。 </p><p><b>　　3.3 結果分析 </b></p><p

13、>　?。?）預應力引起橫橋向正應力分布規(guī)律 </p><p>　　箱梁頂板橫向預應力布置間距為0.8m，預應力引起的橫橋向正應力能否均勻的傳遞影響到結構受力安全，因此這里對預應力引起橫向應力的分布情況進行研究。 </p><p>　　圖7 預應力作用下橋面板橫橋向正應力（N/ m2） </p><p>　　由上圖可以看出，距離懸臂端部約1.5m范圍后橫橋向正應

14、力變得較均勻，說明橫向預應力效應能較好的傳遞給懸臂板。 </p><p>　?。?）工況1懸臂正應力計算 </p><p>　　工況1懸臂頂緣受壓，底緣受拉，懸臂根部頂緣有2.61MPa的壓應力，底緣有0.60MPa的拉應力，在距離端部1.75m范圍附近底緣出現(xiàn)了1.56MPa的拉應力（見圖8所示）。 </p><p>　　圖8 工況1懸臂部分橫橋向正應力（N/ m

15、2） </p><p>　?。?）工況2懸臂正應力計算 </p><p>　　工況2僅有懸臂底緣距離端部1.75m范圍附近受拉，其余區(qū)域均受壓，懸臂根部頂緣壓應力為0.58MPa，底緣壓應力為2.54MPa，在距離端部1.75m范圍附近底緣最大拉應力為0.63MPa（見圖9所示）。 </p><p>　　圖9 工況2懸臂部分橫橋向正應力（N/ m2） </p&

16、gt;<p>　　3.4 桿系模型結果對比 </p><p>　　為驗證計算結果的正確性，采用Midas建立單寬的橫框架模型，采用相同的加載模式（車輪荷載布置見圖4所示）。按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》計算車輪的分布寬度分別為9.1m、5.5m、2.9m，故施加在單寬模型上的車輪荷載分別為： </p><p>　?。?）工況1懸臂正應力計算 </p>

17、;<p>　　圖10 工況1頂緣橫向正應力（kN/ m2） </p><p>　　圖11 工況1底緣橫向正應力（kN/ m2） </p><p>　?。?）工況2懸臂正應力計算 </p><p>　　圖12 工況2頂緣橫向正應力（kN/ m2） </p><p>　　圖13 工況2底緣橫向正應力（kN/ m2） </p&g

18、t;<p>　　由上述分析可知，桿系模型計算結果和上節(jié)所述實體元計算結果相近，應力相差不大，僅在工況2懸臂根部底緣壓應力相差偏大，數(shù)值為0.8MPa，其原因：此處為懸臂和腹板的相交區(qū)域，實體元計算中存在一定的應力集中現(xiàn)象。 </p><p>　　4 箱梁內頂板計算 </p><p>　　箱梁內頂板為雙向板的受力模式，仍采用有限元分析軟件Ansys建立模型，分析箱內頂板在施工階

19、段及運營階段的應力狀態(tài)。計算模型及加載位置見圖14、圖15所示。 </p><p>　　圖14 箱內頂板計算模型示意 </p><p>　　圖15 輪載及橫向預應力布置 </p><p>　?。?）工況1箱內頂板橫向正應力計算 </p><p>　　圖16a 工況1橫橋向正應力（N/ m2） </p><p>　　圖1

20、6b 工況1橫橋向正應力（N/ m2） </p><p>　　由圖16a、圖16b可以看出，工況1除頂板與斜腹板相交位置底緣出現(xiàn)0.3MPa的拉應力外均為受壓狀態(tài)，最大壓應力為4.68MPa。由于預應力布置形狀及挑臂的影響，最大壓應力區(qū)域為頂板靠近斜腹板附近。 </p><p>　　（2）工況2箱內頂板橫向正應力計算 </p><p>　　圖17a 工況2橫橋向正應

21、力（N/ m2） </p><p>　　圖17b 工況2橫橋向正應力（N/ m2） </p><p>　　由圖17a、圖17b可以看出，工況2邊箱頂板橫橋向拉應力區(qū)域為箱梁頂板與直腹板相交區(qū)域的上緣，最大橫橋向拉應力為0.70MPa，工況1的拉應力區(qū)域在工況2轉化為0.42MPa的壓應力儲備。工況2與工況1最大壓應力區(qū)域相同，最大壓應力為3.63MPa。 </p><p

22、><b>　　5 結語 </b></p><p>　　隨著計算機技術的發(fā)展，采用桿系程序對箱梁橋面板橫向分析已不能滿足現(xiàn)代橋梁的設計要求，本文采用實體元程序對大懸臂寬箱梁的橋面板進行了橫向的受力分析，并用桿系程序驗證了計算結果的正確性。通過計算分析得到了橫向預應力對橋面板受力的影響；預應力與車輪荷載共同作用下橋面板的受力狀態(tài)，對以后的箱梁橫向設計有一定的借鑒作用。 </p>

23、<p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]范立礎 . 橋梁工程[M] . 北京：人民交通出版社，2001 </p><p>　　[2] 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》[Z]. 中華人民共和國交通部發(fā)布，JTG D62-2004 </p><p>　　[3]閆治理 . 混凝土箱梁橋面板計算與實