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随着城市的繁华和人们生活水平的日益提升,在保证结构安全的前提下,对城市桥梁的美观要求愈发严格。预应力混凝土梁桥因其结构简单,受力合理等特点深受人们青睐,广泛应用于城市桥梁之中。在此结构基础上的创新更是层出不穷,其中V腿桥梁凭借着其造价相对经济、受力合理、轻盈美观等特点脱颖而出。更有在大角度V腿上增添一个拱形结构,不仅可用来支撑V腿间的主梁,还为桥梁美观增添了些许色彩,但目前很少有对此类桥型的力学性能相关研究。因此本文以某带拱形支撑的V腿连续梁桥为工程背景,展开了对其静力性能的相关研究,主要工作和研究内容如下:
1)通过合理简化,利用Midas/Civil有限元软件建立了带有详细施工阶段的全桥杆系单元模型。对该桥各施工阶段、成桥阶段及十年后收缩徐变的内力和截面应力展开了分析研究,同时对各阶段产生的V腿挠度及成桥时主梁挠度等进行了分析。施工过程中仅在0#块区域会出现拉应力,主梁截面应力状况良好,但对V腿底座的截面应力模拟结果并不可靠,需要采用实体单元模型进一步分析,且杆系单元模型的建立为后续局部实体模型进行重要施工阶段模拟提供帮助。
2)基于V腿桥梁施工特点,展开了对临时支墩拆除时机的分析。从施工过程中关键截面应力变化情况来看,较早拆除会使得截面应力值突变时间提前,且突变值较大,风险较大。但在边跨合龙预应力张拉后,临时支墩对V腿区域受力反而不利,建议在边跨合龙预应力张拉后优先拆除临时支墩,再拆除合龙支架。
3)基于0#块结构较为复杂的特点,利用Midas FEA软件建立0#块实体单元局部模型来进行空间应力分析,与杆系单元模型进行了对比验证,进一步详细研究0#块上空间应力分布规律及应力集中区域。并在此基础上结合前面建立的杆系单元模型,对重要施工阶段下的0#块空间应力状态进行研究。0#块上存在多处应力集中区域,需警惕受拉区域因此出现较大应力,其中最大拉应力出现在0#块落架阶段的斜腿与底座交接处应力集中区域,范围较小,深度较浅。
4)针对背景工程的结构特点,对国内现有的V腿梁桥的设计参数进行统计分析,与依托工程相比,大部分桥梁V腿角度较小,主跨较短,且均无支撑结构。在此基础上,展开了支撑方式的对比分析,发现采用竖直墩支撑比拱形支撑从力学角度上受力更为合理,若仍采用拱形支撑,可以考虑从V腿角度取值以及拱脚位置选取等角度来改善V腿及拱形支撑的受力,使结构更为合理。
1)通过合理简化,利用Midas/Civil有限元软件建立了带有详细施工阶段的全桥杆系单元模型。对该桥各施工阶段、成桥阶段及十年后收缩徐变的内力和截面应力展开了分析研究,同时对各阶段产生的V腿挠度及成桥时主梁挠度等进行了分析。施工过程中仅在0#块区域会出现拉应力,主梁截面应力状况良好,但对V腿底座的截面应力模拟结果并不可靠,需要采用实体单元模型进一步分析,且杆系单元模型的建立为后续局部实体模型进行重要施工阶段模拟提供帮助。
2)基于V腿桥梁施工特点,展开了对临时支墩拆除时机的分析。从施工过程中关键截面应力变化情况来看,较早拆除会使得截面应力值突变时间提前,且突变值较大,风险较大。但在边跨合龙预应力张拉后,临时支墩对V腿区域受力反而不利,建议在边跨合龙预应力张拉后优先拆除临时支墩,再拆除合龙支架。
3)基于0#块结构较为复杂的特点,利用Midas FEA软件建立0#块实体单元局部模型来进行空间应力分析,与杆系单元模型进行了对比验证,进一步详细研究0#块上空间应力分布规律及应力集中区域。并在此基础上结合前面建立的杆系单元模型,对重要施工阶段下的0#块空间应力状态进行研究。0#块上存在多处应力集中区域,需警惕受拉区域因此出现较大应力,其中最大拉应力出现在0#块落架阶段的斜腿与底座交接处应力集中区域,范围较小,深度较浅。
4)针对背景工程的结构特点,对国内现有的V腿梁桥的设计参数进行统计分析,与依托工程相比,大部分桥梁V腿角度较小,主跨较短,且均无支撑结构。在此基础上,展开了支撑方式的对比分析,发现采用竖直墩支撑比拱形支撑从力学角度上受力更为合理,若仍采用拱形支撑,可以考虑从V腿角度取值以及拱脚位置选取等角度来改善V腿及拱形支撑的受力,使结构更为合理。