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我国的城市高架桥施工工艺落后,施工周期长,造成交通拥堵、环境污染等,这些已经成为制约社会经济发展的重大问题。为了加快城市桥梁施工速度、缓解交通拥堵现象、减轻城市桥梁施工环境污染,本文对整浇装配式桥台进行计算研究,这种桥台可以在工厂生产,现场拼装,具有施工速度快、环境污染小的优点。
本文的研究思路是首先选取合适的非线性有限元分析方法,然后对桥台分别进行静力作用下和地震作用下的非线性有限元分析,研究这种桥台的变形、应力及受力特点,并且将非线性有限元计算的结果与弹性计算结果进行对比分析,从而验证这种桥台方案的可行性。
通过ANSYS非线性有限元计算分析,得到以下结论:
1.在施工阶段,承台的变形和应力都远远小于混凝土强度设计值,因此本文中所介绍的桥台设计方案是可行的,且从施工角度考虑,应该适当减少箱式承台中板的厚度来减轻承台自重,以便于运输以及现场施工时进行吊装。
2.在静力作用下,分别对使用阶的段桥台进行三种不同荷载工况下的计算分析,桥台的最大位移都发生在承台底部边缘处,且在工况一的荷载作用下产生的位移值最大,其值为0.903mm,符合设计规范的要求;在工况二的荷载作用下,桥台横桥向产生最大应力,其最大拉应力超过了混凝土的抗拉强度设计值。桥台各个截面均是在工况三的荷载作用下产生的应力值最大,未超过混凝土强度设计值。因此本文中所介绍的桥台设计方案是可行的。
3.钢绞线预应力的取值范围均为为980MPa-1050MPa,均小于其抗拉强度设计值,应力差值为70MPa,钢绞线应力平均值为1105MPa,与有效预应力相差35MPa。承台预应力锚固区混凝土的最大拉应力超过了混凝土的抗拉强度设计值。设计时应对横桥向以及预应力锚固区进行计算复核,并且作一定的构造处理。
4.在地震作用下,当抗震设防烈度分别为7、8、9度时,台身顺桥向的水平最大位移均发生在桥台边缘处,桥台的变形及应力都是随着烈度的提高而增大的,且均未超过混凝土的强度设计值,预应力钢绞线的应力分别远远小于其抗拉强度设计值,承载力比较富余,台身较安全,方案可行。
5.提取非线性有限元计算的桥台水平地震作用结果与按规范计算的桥台水平地震作用结果比值均为1.5,非线性有限元计算的结果大于弹性计算结果,因此对于抗震设防烈度较高的地区或地震作用较大时对该整浇装配式桥台进行设计计算时应采用非线性有限元的计算结果。