基于實(shí)體單元的箱形梁橋空間分析算法研究.pdf

1、箱形梁橋以其抗彎、抗扭剛度大、跨越能力強(qiáng)、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，在高等級(jí)公路和城市立交橋中得到廣泛應(yīng)用。然而由于箱梁橋在力學(xué)性能、荷載、預(yù)應(yīng)力布置、施工等方面的復(fù)雜性，仍有許多問(wèn)題急待解決。 箱形梁橋?qū)嶋H上是由若干塊板組成的，因此采用將箱梁劃分為實(shí)體單元來(lái)分析其受力是合理的。目前的桿系有限元分析軟件只是計(jì)入了縱向預(yù)應(yīng)力，且不區(qū)分預(yù)應(yīng)力鋼束實(shí)際的空間布置；而橫向和豎向預(yù)應(yīng)力只是在計(jì)算橋面板和腹板應(yīng)力是才予以單獨(dú)考慮，從而形成了三個(gè)相互獨(dú)

2、立的計(jì)算；較為準(zhǔn)確的計(jì)算方法應(yīng)該是同時(shí)考慮三個(gè)方向上的預(yù)應(yīng)力。此外，在箱形截面中，常常配置了含鋼率不低的普通鋼筋，但在內(nèi)力和應(yīng)力分析時(shí)常常忽略了。為此，作者提出了基于實(shí)體單元來(lái)分析箱形梁橋的方法。鑒于箱形截面構(gòu)造的復(fù)雜性，本文主要側(cè)重了該方法在有限元分析過(guò)程中的算法研究。在工程數(shù)值軟件MATLAB平臺(tái)上編制了部分程序，為預(yù)應(yīng)力箱形梁空間計(jì)算分析這一課題做了一些前期的準(zhǔn)備工作。 首先深入研究了預(yù)應(yīng)力鋼束幾何形態(tài)的描述方法，重點(diǎn)介紹

3、了導(dǎo)線法，對(duì)空間預(yù)應(yīng)力鋼束的描述和定位進(jìn)行了分析。為考慮普通鋼筋的影響及其雙向配筋率的不同，提出了含“正交異性鋼筋膜”的六面體實(shí)體單元，并推導(dǎo)了其鋼筋膜的剛度矩陣。 其次，根據(jù)規(guī)范討論了計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束的各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失，由等效荷載的概念，提出一個(gè)便于編程的等效荷載計(jì)算方法，并給出了計(jì)算流程圖。 研究了建立箱梁實(shí)體單元模型的方法，編制了能夠準(zhǔn)確、可控地生成箱梁實(shí)體模型的程序。最后以幾個(gè)箱梁的實(shí)例驗(yàn)證了箱梁生成程序的可靠性。