大數(shù)據(jù)時(shí)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?qū)δ郴炷链髴冶蹖捪淞盒崩瓨蜻M(jìn)行了橋面板懸臂部分及箱內(nèi)頂板的受力分析，給出了橫向預(yù)應(yīng)力對(duì)橋面板受力的影響及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中橋面板的橫向受力狀態(tài)，采用Midas程序?qū)冶鄄糠值挠?jì)算進(jìn)行校核，驗(yàn)證了結(jié)果的正確性。對(duì)同類型橋梁的橋面板橫向設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大懸臂寬箱

2、梁；橋面板；橫向受力 </p><p>　　中途分類號(hào)：U443.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，橋梁數(shù)量逐漸增多，車流量越來(lái)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(dá)到了30m或者更大。因此，橫向大懸臂箱梁越來(lái)越受到橋梁工程技術(shù)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(yīng)用廣泛。由于箱梁較寬、懸臂較大，箱梁的橫向效應(yīng)突出，在結(jié)構(gòu)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(jìn)行，忽略了箱梁的橫向剪切變形及畸變效應(yīng)，而且對(duì)于不滿足單向板的箱內(nèi)頂板不適用此種計(jì)算模式。對(duì)于大懸臂寬箱梁橫向受力分析更為重要，應(yīng)采取更精細(xì)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(jié)構(gòu)，大懸臂寬箱梁橋面較寬，一般施加橫向預(yù)應(yīng)力，做成預(yù)應(yīng)力混凝土板。在構(gòu)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(gòu)成主梁截面的組成部分，保證主梁的整體作用。 </p><p>　　對(duì)于大懸臂寬箱梁可分為懸臂部分及箱內(nèi)頂板兩部分進(jìn)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(lái)分析。箱內(nèi)頂板屬

5、于四邊簡(jiǎn)支板，根據(jù)彈性薄板理論的研究，當(dāng)板的長(zhǎng)邊與短邊之比大于2時(shí)，可作為沿短跨方向的單向板設(shè)計(jì)；當(dāng)板的長(zhǎng)邊與短邊之比小于2時(shí)，可作為雙向板設(shè)計(jì)。 </p><p>　　本文針對(duì)某斜拉橋混凝土箱梁（見(jiàn)圖1），采用大型有限元軟件Ansys建立箱梁的實(shí)體模型，進(jìn)行懸臂及箱內(nèi)頂板的受力分析，懸臂部分計(jì)算與單寬桿系模型對(duì)比，驗(yàn)證了結(jié)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(jià)值。由于中央箱室不作用車輪荷載，不在

6、研究范疇之內(nèi)。 </p><p>　　圖1 某斜拉橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面（單位: cm） </p><p><b>　　3 懸臂部分計(jì)算 </b></p><p><b>　　3.1 計(jì)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(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸建立三維實(shí)體模型，頂板橫向預(yù)應(yīng)力采用15-5高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，布置間距為0.8m，橫隔板預(yù)應(yīng)力采用15-19高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線?？v向選取5個(gè)橫隔板間距長(zhǎng)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?qū)ΨQ，取一半結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)稱約束。計(jì)算模型及預(yù)應(yīng)力布置見(jiàn)圖2、圖3所示（僅示意了11m長(zhǎng)范圍）。 </

8、p><p>　　圖2 懸臂板計(jì)算模型示意 </p><p>　　圖3 預(yù)應(yīng)力鋼束布置（頂板及橫隔板鋼束） </p><p><b>　?。?）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(guān)規(guī)范。 </p><p>　　表1 材料力學(xué)指標(biāo) </p>

9、;<p><b>　?。?）作用荷載 </b></p><p>　　自重：按材料容重進(jìn)行計(jì)算； </p><p>　　橋面鋪裝：24*0.1＝2.4kN/m2； </p><p>　　護(hù)欄及人行道板按實(shí)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(jí)車輛荷載，考慮1.3的沖擊系數(shù)，加載位置見(jiàn)圖4所示。 </p><p>　　圖4 輪載及橫向預(yù)應(yīng)力布置（單位: cm） </p><p><b>　　（4）荷載工況 </b></p><p>　　工況1：施工階段橫向預(yù)應(yīng)力張拉完成，上二期恒載前； </p><p>　　工況2：運(yùn)營(yíng)階段車輪荷載

11、作用下。 </p><p>　　3.2 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 </p><p>　　為準(zhǔn)確估算預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力損失，考慮施工過(guò)程及運(yùn)營(yíng)階段兩種工況，兩工況預(yù)應(yīng)力沿程損失見(jiàn)圖5、圖6所示。 </p><p>　　圖5 施工階段預(yù)應(yīng)力沿程損失 </p><p>　　圖6運(yùn)營(yíng)階段預(yù)應(yīng)力沿程損失（

12、考慮收縮徐變） </p><p>　　表2預(yù)應(yīng)力損失對(duì)比表 </p><p>　　由以上分析可知，施工過(guò)程中預(yù)應(yīng)力損失14.3%，運(yùn)營(yíng)階段考慮收縮徐變后預(yù)應(yīng)力損失為21.5%，模型中按實(shí)際損失考慮。橫隔板預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對(duì)頂板受力影響較小，其損失按20%考慮。 </p><p><b>　　3.3 結(jié)果分析 </b></p><p

13、>　?。?）預(yù)應(yīng)力引起橫橋向正應(yīng)力分布規(guī)律 </p><p>　　箱梁頂板橫向預(yù)應(yīng)力布置間距為0.8m，預(yù)應(yīng)力引起的橫橋向正應(yīng)力能否均勻的傳遞影響到結(jié)構(gòu)受力安全，因此這里對(duì)預(yù)應(yīng)力引起橫向應(yīng)力的分布情況進(jìn)行研究。 </p><p>　　圖7 預(yù)應(yīng)力作用下橋面板橫橋向正應(yīng)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(yīng)

14、力變得較均勻，說(shuō)明橫向預(yù)應(yīng)力效應(yīng)能較好的傳遞給懸臂板。 </p><p>　?。?）工況1懸臂正應(yīng)力計(jì)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(yīng)力，底緣有0.60MPa的拉應(yīng)力，在距離端部1.75m范圍附近底緣出現(xiàn)了1.56MPa的拉應(yīng)力（見(jiàn)圖8所示）。 </p><p>　　圖8 工況1懸臂部分橫橋向正應(yīng)力（N/ m

15、2） </p><p>　?。?）工況2懸臂正應(yīng)力計(jì)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(yīng)力為0.58MPa，底緣壓應(yīng)力為2.54MPa，在距離端部1.75m范圍附近底緣最大拉應(yīng)力為0.63MPa（見(jiàn)圖9所示）。 </p><p>　　圖9 工況2懸臂部分橫橋向正應(yīng)力（N/ m2） </p&

16、gt;<p>　　3.4 桿系模型結(jié)果對(duì)比 </p><p>　　為驗(yàn)證計(jì)算結(jié)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(jiàn)圖4所示）。按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)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>　　（1）工況1懸臂正應(yīng)力計(jì)算 </p>

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

18、t;<p>　　由上述分析可知，桿系模型計(jì)算結(jié)果和上節(jié)所述實(shí)體元計(jì)算結(jié)果相近，應(yīng)力相差不大，僅在工況2懸臂根部底緣壓應(yīng)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(shí)體元計(jì)算中存在一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象。 </p><p>　　4 箱梁內(nèi)頂板計(jì)算 </p><p>　　箱梁內(nèi)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(nèi)頂板在施工階

19、段及運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)力狀態(tài)。計(jì)算模型及加載位置見(jiàn)圖14、圖15所示。 </p><p>　　圖14 箱內(nèi)頂板計(jì)算模型示意 </p><p>　　圖15 輪載及橫向預(yù)應(yīng)力布置 </p><p>　　（1）工況1箱內(nèi)頂板橫向正應(yīng)力計(jì)算 </p><p>　　圖16a 工況1橫橋向正應(yīng)力（N/ m2） </p><p>　　圖1

20、6b 工況1橫橋向正應(yīng)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(yīng)力外均為受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力為4.68MPa。由于預(yù)應(yīng)力布置形狀及挑臂的影響，最大壓應(yīng)力區(qū)域?yàn)轫敯蹇拷备拱甯浇?</p><p>　?。?）工況2箱內(nèi)頂板橫向正應(yīng)力計(jì)算 </p><p>　　圖17a 工況2橫橋向正應(yīng)

21、力（N/ m2） </p><p>　　圖17b 工況2橫橋向正應(yīng)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(yīng)力區(qū)域?yàn)橄淞喉敯迮c直腹板相交區(qū)域的上緣，最大橫橋向拉應(yīng)力為0.70MPa，工況1的拉應(yīng)力區(qū)域在工況2轉(zhuǎn)化為0.42MPa的壓應(yīng)力儲(chǔ)備。工況2與工況1最大壓應(yīng)力區(qū)域相同，最大壓應(yīng)力為3.63MPa。 </p><p

22、><b>　　5 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用桿系程序?qū)ο淞簶蛎姘鍣M向分析已不能滿足現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)要求，本文采用實(shí)體元程序?qū)Υ髴冶蹖捪淞旱臉蛎姘暹M(jìn)行了橫向的受力分析，并用桿系程序驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的正確性。通過(guò)計(jì)算分析得到了橫向預(yù)應(yīng)力對(duì)橋面板受力的影響；預(yù)應(yīng)力與車輪荷載共同作用下橋面板的受力狀態(tài)，對(duì)以后的箱梁橫向設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。 </p>

23、<p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]范立礎(chǔ) . 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(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》[Z]. 中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布，JTG D62-2004 </p><p>　　[3]閆治理 . 混凝土箱梁橋面板計(jì)算與實(shí)