斜交箱梁桥有限元计算分析

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桥梁有限元仿真分析计算

有限元模型
有限元法的基本思想就相当于高等数学中的微积分。例如：求某复有限元法的基本思想就相当于高等数学中的微积分。例如：杂区域的面积，按照数学方法是先将复杂区域的面积分为小块，杂区域的面积，按照数学方法是先将复杂区域的面积分为小块，然后按一定的方法对这些小块进行叠加求和，构成积分的计算式进行计算。一定的方法对这些小块进行叠加求和，构成积分的计算式进行计算。
（2）单元集合）按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。在弹性力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒，建立内部单元力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒，与外界作用之间的联系。与外界作用之间的联系。在结构力学中，如以某一杆件为单元，在结构力学中，如以某一杆件为单元，利用杆件与杆件之间联结的节点的变形协调条件与力的平衡关系，节点的变形协调条件与力的平衡关系，则确定结构中各个单元与外部作用相联系，即形成一组线形方程。用相联系，即形成一组线形方程。也就是单元集合是将单元总装形成离散域的总矩阵方程（也就是单元集合是将单元总装形成离散域的总矩阵方程（联合方程），反映对近似求解域的离散域的要求反映对近似求解域的离散域的要求，组），反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（可能的话）连续性建立在结点处。能的话）连续性建立在结点处。
由此可见，单元分析就是对单元构造一个适合的近似解，由此可见，单元分析就是对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（结构力学中称刚度阵或柔度阵）。中称刚度阵或柔度阵）。

常用的斜交箱形框架桥应力分析及简化设计

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我们对钢筋数量的计算是按尼尔森（ｉｅ）配筋办法来计算，考虑钢筋设Ｎｅｓｎ的ｌ除置方向的弯矩外，还考虑了该处扭矩影响，但铁四院斜板试验实测的应力与未按计及扭矩部分计算所得结果较接近，使将来受拉区即混凝土困疲劳等原因开裂，筋的应力也不钢
的，钢筋混凝土是一种各向异性的非匀质而
出最大、小值，制包络图进行配筋。在平最绘时设计工作中是不可能每个桥都这样进行的。本文试通过郑州枢纽下行峰下桥和衡阳市东风路立交桥的应力分析揭示此类结构的受力特征，归纳出一个简便易行又安全可井靠的简化计算办法，于日常设计工作。用
４由于箱形框架两侧恒载水平土压不．等．整个框架顶部向短边方向推移，扭转情但况不严重．长边墙二端位移相差２，０短边墙二端位移相差仅１．个长、边墙横Ｏ整短向弯矩和扭矩都不大＋且很均匀．而但框架弯矩图受此侧移影响，边墙顶部负弯矩较平短均值增大５左右，ｏ长边墙顶部负弯矩较平均值小。这些结论与武汉工业大学所做双孔斜交箱形桥的光弹试验分析相吻合。

桥梁的有限元分析

基于有限元模式下的桥梁结构分析前言有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的计算方法。

有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。

自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法（Galerki n）或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。

基本思想：由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。

关键词结构划分分割单元分析一有限元运用原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。

从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。

二有限元运用步骤步骤1:剖分：将待解区域进行分割，离散成有限个元素的集合•元素（单元）的形状原则上是任意的.二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间可采用四面体或多面体等•每个单元的顶点称为节点（或结点）步骤2:单元分析：进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数步骤3:求解近似变分方程用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。

有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆件；连续体的单元是各种形状（如三角形、四边形、六面体等）的单元体。

每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。

根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解。

有限元法已被用于求解线性和非线性问题，并建立了各种有限元模型，如协调、不协调、混合、杂交、拟协调元等。

斜交钢箱梁桥顶推施工过程受力分析

Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第03期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.03.035斜交钢箱梁桥顶推施工过程受力分析陈小飞1，孙本科1，任学强1，李志成2，马志敏1（1.浙江交工集团股份有限公司，浙江杭州310000；2.河海大学土木与交通学院，江苏南京210098）摘要：以某跨越高速公路改建工程为背景，为得到斜交钢箱梁桥在顶推施工中的受力特征，对钢箱梁主梁在不同顶推施工工况下的受力状态进行有限元模拟，并提取相应数据进行对比分析。

结果表明，各工况下的最大应力值分别为246.1 MPa、234.1 MPa和165.1 MPa，均未超过所用钢材的强度设计值，符合规范与设计要求；主桥在顶推过程中的最大应力值出现在腹板构件上，现场顶推时应对腹板构件进行重点监测，防止出现失稳现象；支架斜交布置会出现较严重的应力集中现象，对主桥的局部受力有着不利影响，顶推过程中需重点关注。

关键词：钢箱梁；有限元分析；顶推施工；三跨连续梁桥中图分类号：U445.4 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）03-0121-0321世纪以来，随着中国经济的不断腾飞，跨既有线路桥梁日益增多，钢箱梁顶推施工技术的应用可消除桥梁施工过程对既有公路的影响，并且施工工艺相对简便，工程造价较低。

通过研究桥梁顶推施工对结构的不利影响，可以提升顶推施工的施工质量和安全性。

依据桥梁的具体构造形式与特点，找到影响桥梁顶推施工的最不利影响因素，对桥梁工程的顺利施工和安全开展具有实际的指导意义。

李伟（2021）[1]基于BIM技术原理，对钢箱梁节段拼装进行建模分析，提出了一种变截面连续钢箱梁拼装施工新技术，即“卧装反造法”3+1模式施工技术，有效消除了节段间拼装误差；顾正涛（2021）[2]以某既有钢箱梁桥为例，通过有限元软件建模，对钢箱梁桥的受力性能进行分析，并提出了相应的加固方案，通过对比不同的加固方案，对结构刚度、顶底板应力等的加固改善状况得出相应结论；周叶飞（2009）[3]以杭州江东大桥主桥的钢箱梁（单箱三室）顶推施工为背景，进一步分析了顶推施工过程中钢箱梁的受力特性，解决了大跨度变曲率竖曲线顶推工艺的特殊要求，为顶推施工的安全进行了有效指导；宋延旭（2010）[4]对顶推施工中钢箱梁、临时墩及永久墩的受力状态进行了研究，提出了一种新的思路，解决了顶推施工过程中下部结构的受力分析。

斜拉桥扁平钢箱梁空间有限元分析

ｗｅｅａａｙｅ．ｎｏｄｒｏｃｎｉｅｅａｅｔｏｓｏｅａｊｃｎｏｅｏｔｆｈ ’ｉｅｅｔｎｔｅｉｔｍａ．ｒｅｆｒｎｌｚｄＩｒｅｏｓｒｔｆｃｉｎｆｔｄａｅｔｎｕｅｇｒｒｓｃｉ．ｈｅ１ｆｃｓｔｄｈｈｚｏｔｄｏｎｏｏ
ｐｒｉｅｉｎＴｅａｓｅｂｘｇｒｅａｅｏｐｒａｙａｌｓｙｄｂｉｇｂｅｔｄｓｒｓｎｅ；ｈｎｅｃａｄｓ．ｈｔｔｌｏ —ｉｒｔｒｆａｉｌｂｅｔｅｒｅｓｊｃｅｅｅｔｄｔｅｉ－ｌｔｎｇｌｆｅ — ｄｐｔａｔｌｃ－ａｄｕｗａｐｉｆｔ・
文章编号：１７－４６（０００ —０２０６１８９一１）１０３－５２
斜拉桥扁平钢箱梁空间有限元分析
宁立
（东省公路勘察规划设计院有限公司，广东广州５００）广５７１
摘
要：斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系，是设计的关键部位。本文以一座稀索体系钢箱梁斜
拉桥为背景，建立扁平钢箱梁板壳有限元节段模型，对其进行空间应力分析。考虑到梁段以外附近区域的作
用，在梁两端截面上施加由平面杆系结构分析所得的端面内力；另外，恒载及汽车荷载也施加在相应的位置，分析了扁平钢箱梁在最不利荷载组合作用下的空间应力效应；并在考虑几何非线性和材料非线性的基础上，对扁平钢箱梁进行极限承载力分析。为扁平钢箱梁的设计提供参考。关键词：桥梁工程；斜拉桥；扁平钢箱梁；有限元分析

斜交简支钢箱梁桥实用计算方法探讨

斜交简支钢箱梁桥实用计算方法探讨高金【摘要】采用Midas Civil2011建立某斜交简支钢箱梁桥的空间单梁模型和梁格模型,采用Ansys10.0建立该桥的板单元模型,阐述三种模型的建模要点,比较三种模型的有限元计算结果,表明梁格法可以较好的模拟斜交钢箱梁,其方法简单易行,计算结果具有足够的精度.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】3页(P60-62)【关键词】梁格;板单元;钢箱梁;斜交【作者】高金【作者单位】上海勘测设计研究建筑市政分院,上海市200434【正文语种】中文【中图分类】U448.21+50 引言随着城市道路和公路建设的发展，钢桥以其特有的优势，被越来越广泛的应用。

与同等跨径的混凝土梁桥相比，钢桥梁高低，可用于解决城市高架桥梁和公路跨线桥的净空不足问题。

而且钢桥便于工厂制造、运输，便于无支架施工，工地安装速度快，能够很大程度的减小施工对桥下通行或通航的影响。

桥梁的建设受所跨河道走向或桥下原有道路线形的制约，使得斜交桥梁不可避免，箱型截面抗扭刚度大、整体性好，因此斜交钢箱梁桥逐渐成为一种常用的桥梁结构型式，对斜交钢箱梁桥的分析和研究也越来越受到设计人员的重视。

1 斜交梁桥分析方法斜交梁桥比正交梁桥受力复杂，主要是因为斜桥受力存在弯扭耦合，斜交梁桥的纵向主弯矩比同跨径同宽度的正交梁桥小，并随斜交角的增大而减小，同时钝角区域反力比锐角区域反力大，某些情况下，锐角区域可能出现负反力。

斜交箱梁桥目前常用的计算方法有以下几种：（1）平面单梁模型法将空间受力简化为平面受力，不考虑斜桥效应和箱梁扭转，主梁和横梁分别单独计算。

该方法仅适用于斜交角度较小且宽跨比较小的箱梁桥，有其自身的局限性。

（2）空间单梁模型法即鱼骨梁模型，模型由一根纵梁和多个支点横梁构成，将全桥质量（平动质量和转动质量）和刚度（竖向抗弯刚度、横向抗弯刚度、扭转刚度）集中在纵梁上，支点横梁起到横向分配反力的作用。

斜交箱梁桥偏载系数的平面杆系有限元计算方法

斜交箱梁桥偏载系数的平面杆系有限元计算方法摘要: 在分析桥梁横向分布影响线和偏载系数的基础上,本文提出了一种应用平面杆系有限元软件来计算斜交箱梁桥的应力、应变和挠度的方法,算例表明了该方法的正确性和实用性。

关键词:斜交箱梁桥,横向分布影响线,偏载系数1 引言横向分布系数是设计计算的首要任务,关系到结构的安全性和可靠性。

对于不同的桥梁结构要采用不同的近似方法来计算荷载横向分布系数。

对于斜交箱梁桥来说,我们不能简单地根据横向分布影响线来分配荷载。

在斜交箱梁桥的计算中,通常都引入偏载系数来考虑偏心荷载对截面内力的影响。

本文根据斜交箱梁桥横截面的特点,确定多个关键点,计算这些关键点的偏载系数,以便得到整个截面的横向分布系数。

此方法结合有限元软件计算,方便准确,有其研究的价值。

根据桥梁荷载横向分布理论,当桥梁纵向受到半波正弦分布荷载作用时,跨中弯矩、挠度、剪力的横向分布规律基本相同,位于同一高度处的弯曲应力与弯矩成比例,据此我们可以按挠度横向分布规律来确定应力横向分布情况。

因此,在计算箱梁桥时先计算在单位半波正弦分布荷载作用下跨中截面某点的挠度横向分布影响线,再计算桥梁在单位半波正弦分布荷载作用下的跨中截面的挠度(此挠度值其实是平均值),挠度影响线各横向位置处的竖标值与挠度平均值的比值,即为荷载作用于处时点的偏载系数(因为内力与挠度比例关系相同),从而可以求出箱梁各点的应力、应变和挠度。

2 计算方法1)计算斜交箱梁在单位半波正弦分布荷载作用下的跨中挠度,以此作为跨中截面的总挠度。

2)取跨中单位长度(1m)箱梁建立有限元模型(横向)计算相应测点位置的挠度横向分布影响线。

3)视作平面杆系结构;4)每个箱型主梁的腹板处用一个1m的支撑杆代替;本来从静力等效的角度,用弹簧代替更简单,但是为了方便求影响线,用一个杆代替,其等效面积为: ( 为单个主梁竖向抗弯惯矩, 为桥梁纵向两跨之间的跨距),惯矩任意非零。

5)支撑杆和底板之间采用铰链连接(通过主从节点实现);6)底板的抗弯惯矩可采用一个大数或用实际值;7)底板上每一个和支撑杆铰接的节点上加上扭转弹簧,模拟梁的抗扭能力,扭转弹簧的刚度为:,对于混凝土, , 为主梁的抗扭惯矩。

斜交箱梁梁长计算

斜交箱梁梁长计算斜交箱梁是一种常用于桥梁设计中的重要结构形式。

它由多个箱梁组成，形状呈斜交交汇，具有较大的梁长。

在桥梁建设中，准确计算斜交箱梁梁长是至关重要的，因为它直接影响到梁的力学性能和建筑安全。

下面将详细介绍斜交箱梁梁长计算的方法和指导意义。

首先，斜交箱梁梁长的计算需要考虑桥梁的布置方式和斜交角度。

常见的斜交箱梁有单箱梁和双箱梁两种形式。

单箱梁由一段连续的箱梁构成，斜交于桥墩上方。

双箱梁由两个箱梁构成，分别斜交于桥墩的两侧。

根据具体情况，选择合适的斜交角度，并综合考虑桥梁的功能和荷载要求。

其次，在计算斜交箱梁梁长时，需要考虑桥梁的应力和变形情况。

根据结构力学原理，斜交箱梁受到的荷载会引起其内力的变化。

为了保证桥梁的承载能力和稳定性，梁长的计算需要满足一定的强度和刚度要求。

通过采用通用的梁理论或数值模拟方法，可以预测斜交箱梁在荷载作用下的应力和变形情况，从而得出合理的梁长数值。

在实际工程中，计算斜交箱梁梁长还需要考虑施工工艺和施工条件。

斜交箱梁的制作和安装是一个复杂的过程，需要综合考虑施工的可行性和经济性。

在设计阶段，要根据实际情况合理安排梁的支座位置和跨度，以减小梁体的变形和扭曲。

此外，还需考虑施工所需的起重设备和施工工期，以确定合适的梁长范围。

总之，斜交箱梁梁长的计算对于桥梁设计和施工至关重要。

合理的梁长设计可以保证斜交箱梁的力学性能和建筑安全，同时也可以提高桥梁的使用寿命和经济效益。

因此，在进行斜交箱梁设计时，应结合具体条件和要求，综合考虑梁的布置方式、应力变形情况和施工工艺要求，确保得出准确可靠的梁长数值。

只有这样，我们才能打造出更加安全可靠、耐久美观的斜交箱梁桥梁工程。

下穿铁路斜交框架桥的有限元分析

２．２．１恒载
（１）结构自重及顶板的线路设备重量
根据《铁路桥涵基本设计规范》第４．２．１条给
出的桥涵结构的恒载计算值：混凝土容重为２５ｋＮ／ｍ；碎石道砟容重为２１ｋＮ／ｍ。；防水层容重为２０ｋＮ／ｍ。在程序中，换算成均布荷载作用在结构顶板
第６期
北方交通
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下穿铁路斜交框架桥的有限元分析
陶涛
（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京摘１０２６００）要：采用ＭＩＤＡＳ有限元分析软件，建立框架桥的厚板单元的三维空间模型，得出下穿铁路斜交框架桥三
上，沿板的法线方向垂直向下。（２）土的侧压力作用在框架两侧的土压力，按照库伦理论所推
沿板单元的法线方向垂直作用于边墙。
２有限元模型建立
陕西省某在建立交桥工程，以６０。的交角下穿铁路，采用斜交框架桥的形式，其孔径设计为６．５ｍ＋１６．５ｍ。上层铁路布置为某上行线铁路及专用线铁路，下层线为规划道路，道路等级为城市主干路。
斜交框架桥采用普通钢筋混凝土封闭式框架的结构
用ＭＩＤＡＳ软件建立的有限元模型中只包含框架桥的主体部分，用空间厚板单元建立模型。结构
模型见图２。
形式，采用顶进法施工，正截面尺寸为顶板、底板及边墙厚１．２ｍ，中墙厚１．１ｍ，框架桥总高为９．０ｍ，结构净高为６．６ｍ，使用净高为５．１ｍ，框架桥正向宽为

基于MIDAS的下穿铁路斜交框架桥的有限元分析

穿公路为交通运输干道，属于一级公路。斜交框架桥采用Ｃ３０钢筋混凝土封闭式的框架结构，选择整体顶进法进行施工。框架直接做在铁路轨道底板以下，顶板厚１．１ｍ，底板厚
１．２ｍ，中墙厚１．０ｍ，边墙厚１．１ｍ。顶板与边墙间设０．８ｍ
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图１公铁立交工程下穿框架桥结构布置
拟建场地位于松花江阶地和冲积平原，地层情况从上往
下为：厚约２．５ｍ的杂填土，厚约２ｍ的粉质黏土，厚约８．５ｍ的粉砂，厚约３．５ｍ的细砂，厚约３ｍ的粉质黏土和厚约２
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第四步开挖至底。图３和陶４为开挖至底时周边土体的水平位移和竖向位移情况。
框架两侧土的侧乐力按照库伦理论所推导的主动土压
分析软件建立公路下穿既有铁路框架桥施工的三维模型，分别模拟计算单面开挖和对称开挖两种不同Ｒ＿ｖ－条件下对既有铁路的影响，分析铁路的空间位移情况，为本工程和以后类似工程的设计施工提供参考。

斜交刚构桥的空间有限元分析

析结果选择合理的配筋方案，为斜交刚构桥的设计提供较为准确的方法。
【关键词】斜交刚构桥空间分析有限元
当新建铁路跨越既有公路或铁路且与线路斜交时，采用框架、构、常刚刚构连续梁或斜交正做的
填土路基，轨底至梁顶填土高度１ｍ。层铁路桥．５梁布置为两正线，间距４６结构主要构造见ｌ线．ｍ。。
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框架桥是由顶板、板、底边板及中板组成的封『结构，才Ｊ为整体基础，地基承载力要求较高，对对较箍的地基还需要进行加固处理，ｌ时对既有线的施ｒ行车有较大的干扰。而斜交的刚构或刚构连续梁，町在绿化带或分隔带中设墩，以很好地与桥ｌ可道
限时得到广泛的应用。
构桥为例，重点介绍斜交刚构桥的空间计算分析。
１工程基本情况
该桥上跨既有国道，交角度２斜８。，左侧有其
（．５＋５０５５５５ｍ框架桥。为了既有５５．１．．．）＋５＋＋框架桥对孔，桥式布置为（２２１．＋２２ｍ刚构，１．５１．）＋０
路协调适应，比框架桥，相基础施＿时可减小开挖Ｌ
范围，既有道路的影响较小。本义以一座斜交川对
简支梁、续梁等桥式跨越。斜交正做的简支梁或连

%BD作用下双层部分斜拉箱梁桥有限元分析

文章编号:1000-2243(2005)05-0649-05活载作用下双层部分斜拉箱梁桥有限元分析郑为明,陈(福州大学土木建筑工程学院,福建福州　350002)摘要:提出双层荷载部分斜拉空腹连续箱梁新桥型,并完成拟实用设计.利用大型通用软件ANSY S 建立结构空间有限元分析模型,分析活载作用下各控制截面的应力分布规律.分析结果表明:采用新规范车道荷载的计算模式进行空间桥梁结构整体布载计算时,车道荷载中的集中荷载将引起局部的应力集中,设计时应给予充分评估.关键词:箱梁桥;斜拉桥;活载;有限元分析中图分类号:U448.12文献标识码:AFEM analysis of double decked and partially cable -stayedbox -girder bridge under the live loadsZHE NG Wei -ming ,CHE N Shen(C ollege of Civil Engineering and Architecture ,Fuzhou University ,Fuzhou ,Fujian 350002,China )Abstract :A practical design of the double decked ,partially cable -stayed and open -wed continuous box -girder bridge has been done.Based on the universal finite element analysis s oftware ANSY S ,a spatial m odel of the bridge is built and the stress distribution under thelive load on main sections is ana 2lyzed.It shows that ,when the lane loading in the new code acts on the bridge structure ,the concentrat 2ed load in lane loading will cause the local stress concentration ,and therefore designers should pay much attention to it.K eyw ords :box -girder bridge ;cable -stayed bridge ;live load ;FE M analysis1　双层桥与部分斜拉桥为了改善交通,并充分利用空间分道行驶,国外在20世纪60年代开始出现预应力混凝土连续梁双层桥,包括公路与人行双层桥,公路与铁路以及公路与地下铁路双层桥.我国在1980年左右开始对双层预应力混凝土连续梁桥进行了可行性研究.双层桥共用主体结构,充分发挥主体结构的能力,减少了基础工程,从而节省工程投资;双层桥综合利用桥位,实现土地、空间的节约和资源共享.在封闭的高速公路上和城市桥梁中,双层桥面有利于解决人车分流,节省土地资源,更具有现实意义[1].部分斜拉桥(也称“矮塔斜拉桥”),为国外新兴的一种桥型[2],该桥型是介于具有较柔性加劲梁的斜拉桥和梁高较高的梁式桥之间的一种桥梁形式,其刚柔相济,具有斜拉桥和梁式桥的双重特性[3].与一般连续梁相比,其跨越能力大,当中支点梁高相同时,部分斜拉桥的跨度可比连续梁大一倍以上;对于大跨度梁而言,相同跨度的部分斜拉桥比连续梁桥经济.与斜拉桥相比,塔高较矮,塔身结构简单,施工方便;斜拉索应力变化幅度小,可采用较高的应力,从而减少钢材用量;由于主梁抗弯刚度大,可收稿日期:2004-12-29作者简介:郑为明(1980-),男,硕士研究生;通讯联系人:陈,教授.基金项目:福建省交通科技发展项目(J T -02012)第33卷第5期福州大学学报(自然科学版)V ol.33N o.52005年10月Journal of Fuzhou University (Natural Science )Oct.2005采用梁式桥施工方法,极大地方便了施工;整体刚度大,变形小,尤其适用于荷载大、标准高的桥梁.此外,部分斜拉桥尚可人为地确定索与梁所承受的荷载比例,设计较灵活.与国外大量出现的公铁两用钢桁架不同,我国1995年建成的广西峦城大桥是一座双层桥面预应力混凝土连续刚构桁架桥,上层通汽车,下层过非机动车和行人.1996年改建的天津金刚桥,上层为三跨中承式钢管混凝土系杆连拱桥,供机动车通行,下层建成三跨钢-混凝土组合箱型连续梁桥,供非机动车和行人通行.1997年建成的香港青马大桥借助缆索悬吊特大跨箱式桁架.但目前公路上尚无采用上下行分层的部分斜拉的混凝土箱梁桥的研究报道.2　新型结构布局双层部分斜拉空腹连续箱梁桥结合了双层桥和部分斜拉桥的结构特点,是一种新型桥梁结构.把高速交通按上下行分层,或把非机动车与人行道设置在连续箱梁的箱内或箱外两侧,以提高通行能力,给桥梁结构带来更大的经济效益.根据《公路桥涵设计通用规范》[4]和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[5](2004年版)并参考其它相关文献资料[6]进行拟实用的上下行分层部分斜拉空腹连续箱梁桥设计.全桥采用等截面箱形梁,跨径为(50m +80m +50m )3跨对称布置,其横截面尺寸如图1所示,立面示意图以及开孔位置见图2.图1　箱梁横截面示意图(单位:cm )Fig.1　The lateral section sketch map of box -girder (Unit :cm )图2　立面示意图(单位:m )Fig.2　The elevation view (Unit :m )设计塔高15m ,塔柱的横截面为3m ×1.5m 矩形截面,斜拉索设计成双索面,分别位于左右腹板外侧,斜拉索采用镀锌平行钢绞线,截面组成采用55-7Φ5钢绞线,塔顶采用鞍座式构造,斜拉索在塔顶连续通过,斜拉索与桥面的水平夹角为33.8°.索力的设计原则:恒载由梁自身承担,斜拉索仅参与・056・福州大学学报(自然科学版)第33卷承担活载作用,活载暂按恒载的一半来考虑(即先将斜拉索锚固点看成一个支座,作用上一半恒载均布力,根据求得的锚固点支座反力计算斜拉索的初始张拉索力).按此原则计算所得的单根斜拉索索力值为5215kN.斜拉索锚固于箱梁的底板处,锚固区以及桥塔位置的箱梁腹板局部加厚.整个桥梁结构体系选用塔梁固结、梁底设支座,形式如图3所示.箱梁的腹板采用空腹梁结构,并设置具有倒角的矩形孔,以此满足下层箱内通风、采光及美学的要求.箱梁截面四角加腋与下层防撞护栏设计相结合,满足规范要求的安全和净空.为了改善全桥的力学性能,进行了预应力布束设计,使该桥梁在斜拉索以及预应力束的共同作用下内力分布更为合理.图3　结构体系Fig.3　S tructural system3　有限元模型的建立所建立的有限元模型是依据设计所拟定的结构,采用8节点的S O LI D45块体单元实现对箱形梁以及桥塔结构的空间模拟,采用LI NK 10三维杆单元对斜拉索进行模拟.LI NK 10杆单元是三维单元,每个节点上具有3个自由度,其特有的双线性刚度矩阵导致单元只能承受单向拉伸或者单向压缩.当选择单向拉伸时,单元一旦受到压力则刚度矩阵自动被删除,即斜拉索退出工作,这种情况在实桥有限元分析中不会遇到,因为斜拉索在桥梁结构自重作用下将始终保持受拉状态,因此斜拉索定义为只受拉力的性能.桥梁结构的材料参数在表1中列出.表1　材料参数T ab.1The parameter of materials材料类型E ΠMPa μρΠkN ・m -3模拟的桥梁结构部分50#混凝土 3.25×1040.16725.0主梁、桥塔钢绞线 1.90×1050.3078.5斜拉索根据所设计的桥型结构尺寸,建立空间有限元模型,其节段空间三维模型以及全桥空间模型和约束图见图4、图5所示.有限元模型的边界约束条件:1#、3#、4#墩在UY 、UZ 两个方向施加约束,2#墩在UX 、UY 、UZ 3个方向施加约束.该有限元模型的有效性已通过缩尺有机玻璃模型试验加以验证[7].限于篇幅,不予列出.图4　空间有限元网格节段Fig.4　Mesh segment of spatial finite element 图5　全桥空间模型及边界约束简图Fig.5　S patial m odel and boundary constraint・156・第5期郑为明,等:活载作用下双层部分斜拉箱梁桥有限元分析4　活载作用下的应力分布4.1　活载计算模式图6　车道荷载计算图式Fig.6　Calculation pattern of lane loading 桥梁结构在活载作用下的结构分析,也是桥梁设计计算中不可缺少的一部分,这对检查桥梁结构在成桥运营阶段的安全性是十分必要的.在该三跨矮斜拉连续箱梁的有限元模型中,汽车荷载等级按公路—Ⅰ级设计,选用车道荷载作为桥梁结构的整体计算荷载,其计算图式见图6.公路—Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值q k =10.5kN Πm ;集中荷载标准值按以下规定选取:桥梁计算跨径小于或等于5m 时,P k =180kN ;桥梁计算跨径等于或大于50m 时,P k =360kN ;桥梁计算跨径在5～50m 时,P k 值采用直线内插求得.因此,取P k =360kN.车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;而集中荷载只作用于相应影响线中最大影响线峰值处.由于所建的模型为空间模型,因此均布荷载和集中荷载在横桥向上需进一步转化为节点等效荷载来进行分析计算.横向布置设计车道数为4条,车道荷载横向折减系数取0.67.4.2　加载工况活载最不利加载工况按照影响线的不同分为以下3种情况:工况1:中跨跨中截面最不利活载效应顶底板对称加载;工况2:中跨近支座截面最不利活载效应顶底板对称加载;工况3:边跨跨中截面最不利活载效应顶底板对称加载.4.3　计算结果分析全桥在活载作用下上顶板和下底板正应力的有限元分析结果见应力云图(图7、图8),限于篇幅,只示出工况1的活载状态.图7　活载(工况1)作用下顶板纵向应力分布云图(单位:Pa )Fig.7　Longitudinal stress distributing nephogram of top slab under living load (N o.1w ork condition )(Unit :Pa )图8　活载(工况1)作用下底板纵向应力分布云图(单位:Pa )Fig.8　Longitudinal stress distributing nephogram of bottom slab under living load (N o.1w ork condition )(Unit :Pa )从顶、底板的正应力图可以看出,在工况1的活载作用下,顶板只在某些局部位置由于预应力钢束的存在产生应力集中而出现拉应力,全部顶板几乎都处于受压状态,从中边跨跨中向支座方向移动,压应力值基本上是逐渐减小的,中跨跨中以及中跨L Π4处压应力较大;底板的应力分布较复杂,从中跨跨中到两支座,底板应力从拉应力逐渐变化到压应力,中跨拉应力分布范围较广,但值均较小,只在跨中・256・福州大学学报(自然科学版)第33卷截面附近的值偏大,达到了1.6MPa.在恒载、预应力荷载以及各种工况活载作用下各控制截面顶、底板的应力分布规律见图9和图10 (图中所取用的应力值均为有限元模型中顶板顶面以及底板底面各节点的应力值).从图9、图10可以看出,在各工况活载作用下,各控制截面的顶板均处于受压状态,而底板的应力分布则比较复杂,拉压并存.顶底板的应力在两腹板间局部范围内变化较大,尤其是顶板,其压应力增长幅度较为剧烈,底板应力变化幅度则相对较缓.说明采用新规范车道荷载的计算模式进行空间桥梁结构整体布载计算时,车道荷载中的集中荷载标准值将引起局部的应力集中(对于宽箱、薄壁的箱梁结构,这种应力集中的现象将更为明显),截面正应力沿横桥向分布很不均匀,仅局部产生较大的拉、压应力效应.图9　各控制截面顶板纵向应力Fig.9　T op slab longitudinal stress of main sections图10　各控制截面底板纵向应力Fig.10　Bottom slab longitudinal stress of main sections5　结语1)提出新桥型的可行设计方案,使该结构从理论研究阶段向工程实用阶段迈进一步.2)通过对该桥梁结构的有限元分析,得到活载作用下各控制截面的应力分布规律,为进一步的结构分析和工程设计提供分析方法与理论依据.3)采用新规范车道荷载的计算模式进行空间桥梁结构整体布载计算.车道荷载中的集中荷载将引起局部的应力集中,截面正应力沿横桥向分布也很不均匀,在设计时应给予正确评估.参考文献:[1]　许兆军,侯文葳,张玉玲.公铁两用桥在我国的应用前景[J].铁道建筑,2000(12):16-19.[2]　王俊义.国内第一座部分斜拉桥———漳州战备大桥设计[J].华东公路,2003,140(1):13-15.[3]　李映,徐利平.部分斜拉桥方案设计[J].设计方法研究,2002(2):6-10.[4]　中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范[M].2004年版.北京:人民交通出版社,2004.[5]　中华人民共和国交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[M].2004年版.北京:人民交通出版社,2004.[6]　蒋卫红.双层连续箱梁三角形挂篮设计[J].铁道建筑技术,2003(4):15-17.[7]　郑为明.上下行分层矮斜拉连续箱梁桥静力分析及畸变研究[D].福州:福州大学,2004.・356・第5期郑为明,等:活载作用下双层部分斜拉箱梁桥有限元分析。

斜交角对斜交箱梁桥横梁内力的影响分析

斜交角对斜交箱梁桥横梁内力的影响分析桥梁的斜交箱梁桥横梁是桥梁结构的关键组成部分，其内力受到多种因素影响。

斜交角是桥梁结构中斜交横梁形状特征重要参数之一，其显著影响桥梁结构内部力学性能。

本文以某铁路斜交箱梁桥横梁为研究对象，对斜交角对该桥梁结构内部力学性能分析进行了研究，主要包括以下几方面：
（一）斜交角的基本概念和计算公式
斜交角是斜交横梁的特殊形状特征，它指的是斜交横梁的水平分支与垂直分支之间的夹角。

计算斜交角的公式是：
斜交角=tan-1（H/V）
其中：H为水平分支的长度，V为垂直分支的长度。

（二）斜交角对斜架箱梁横梁内力的影响
由于斜交角影响横梁结构的抗倾斜程度，因此斜交角的变化也会影响横梁的内力及惯性力大小和分布。

当斜交角由小变大时，横梁的水平抗剪力增大，惯性力及垂直抗剪力减小，进而影响横梁的稳定性；当斜交角由大变小时，整体情况则会相反。

另外，当斜交角发生变化时，横梁的受力状况也会发生相应变化，进而影响横梁内力的大小和分布。

（三）结论
通过以上分析，我们可以得出结论，斜交角对斜交箱梁桥横梁的内力有着显著的影响。

横梁的斜交角变化会影响横梁的抗倾斜能力，进而影响横梁内力的大小和分布，从而影响桥梁结构的受力状况。

因
此，在斜交箱梁桥横梁设计过程中，必须考虑斜交角对结构内力及结构稳定性的影响，以确保桥梁结构的安全性和可靠性。

现浇箱梁力学性能动力荷载试验及有限元计算分析

动载试验结果包括桥梁的时域信号记录、自振频率，
试验数据利用ＤＡＳＹＬａｂ５。６软件处理，以图形形式输出。
面板的影响】。全桥共分１６４个节点，１５４个单元，结构离散
模型见图２。根据动力分析结果，提取结构的第一阶和第二阶振型和自振频率结果分别见图３。
构刚度较大，整体动力性能较好，满足运营要求。
理论值实测值
４６９０３．９０６
ＩＩ
５．６５５一
３有限元动力分析
为了比较验证动力荷载试验得到的动态参数，本文还
阻尼比以及振动图形（振型）均应满足允许值。对该现浇箱梁结构采用结构动力分析有限元通用程序Ｍｉｄａｓ建模，进行数值分析。在进行上部结构的建模时，计入桥
式中：为有附加质量影响的实测周期；
有附加质量影响的实测频率；
质量。
１／ｆ，
为结构在激振处的换算
结构阻尼比鼍
亡：：ｌｎｃＤ２玎，２ａ＋
（５）
参考文献：
［１】徐爱敏．杭ＩＩ＇湾跨海大桥７０ｍ箱梁结构耐久性及健康监控：Ｅ为阻尼振动圆频率；ｌ，为平均衰减系数，公
式为：

斜交支承连续箱梁剪力滞效应的梁段有限元分析

中图分类号：４．１Ｕ４８２３文献标志码：Ａｄｉ１．９９ｊｉｓ．０１８６．０２１．１ｏ：０３６／．ｓｎ１０ — ３０２１．００４
ＦｉｔａｅｅａｙｉｎＳｅｒＬａｆｃｆＳｅｙｎｉｅＢｅｍＥｌｍｎｔＡｎｌｓｓｏｈａｇＥｆｅｔｏｋｗｌＳｐｐｒｅｎｉｏｓＢｏｒｅｕｏｔｄＣｏｔｎｕｕｘＧｉｄｒ
ｉｇｔｅｅｅｇｙｖｒａｉｅｈｏ．Ｔｈｏｕｈｅｔｂｌｓｎｇｔｌｍｅｉｐｌｃｍｅｒｎｓｏｍａｉｔｅｈｅｎｈｎｒａｉｔｏｎｍｔｄｒｇｓａｉｈｉｈｅｅｅｎｔｄｓａｅｎｔｔａｆｒｔｏｎｂｅｗｅｎｔｓｐｒｏｎｔｎｄｔｅｍｘｓａｗｏｅｄｓｏｎｉｒｎｏｕｉｇｏｈｅｂｎｄｎｕｐｏｔｐｉｓａｈｅｂａａｉｔｔｎ，ｃｓｄｅｉｇｃｐｌｎｆｔｅｉｇ，ｒｓｒｉｔｔｒｉｎａｈｅｒｅｔａｎｏｓｏｎｄｓａｌｇ，ｔｅｆｎｔｅｍｅｔｅｅｅａｈｉｉｅｓｇｎｌｍｎｔｗａｓｐｒｐｅｏｎｌｚｎｇｓａａｆｅｔｏｈｅｓｗｌ — ｕｏｔｄｃｎｔｎｕｓｏｏｓｄｆｒａａｙｉｈｅｒｌｇｅｆｃｆｔｋｅｙｓｐｐｒｅｏｉｕｏｂｉｄｅ．ｏｘｇｒｒＡｈｒｅｓａｏｎｉｏｗｉ — ｅｌｂｒｅｔｅ — ｐｎｃｔｎｕｕｓｔｎｃｌｏｘｇｉｄｒｍｏｄｌｗｉｈｓｗｕｏｒｓｗａｎａｙｅｎｄｉｓｃ１ｕ— ｅｔｋｅｓｐｐｔｓａｌｚｄａｔａｃ

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析_张元海

收稿日期:2004-03-31作者简介:张元海(1965-),男,副教授,博士研究生. 文章编号:0258-2724(2005)01-0064-05斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析张元海1,2,　李乔1(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;2.兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070)摘　要:将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合,得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应.通过对模型试验值与有限元计算值的比较,证实了这一分析方法的有效性.以某斜交箱梁为例,分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律,并与相应正交箱梁进行了比较.结果表明,斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著,设计时必须充分考虑其剪滞效应.关键词:斜交箱梁;剪滞效应;有限元分析;广义协调元中图分类号:U 448.213;U 448.41 文献标识码:AFinite Element Analysis of S hear Lag Effectof Skew Box Girder BridgesZH ANG Y uan -hai1,2,　LI Qiao 1(1.School of Civil Eng .,Southwest Jiao tong U niversity ,Chengdu 610031,China ;2.School of Civil Eng .,LanzhouJiaotong U niv ersity ,Lanzhou 730070,China )A bstract :The generalized conforming element fo r thin plate bending and the membrane element fo rplane stress were combined to obtain a plane shell element to analyze the shear lag effect fo rcontinuous skew box girder bridges .Compariso n betw een experimental and computed results provedthe effectiveness of this analytical method in the three -dimensional analysis of skew box girderbridges .As an ex ample ,skew bo x girders w ith different degrees of skew w ere analyzed respectivelyto investig ate longitudinal and transversal distributions of shear lag effect under concentrated o runiform force ,and were com pared w ith the corresponding right box girders .The result show s thata skew bo x girder has mo re remarkable shear lag behavior than a right box girder .Shear lag effectmust be fully considered in the design of a skew box girder .Key words :skew box girder ;shear lag effect ;finite element analysis ;generalized conformingelement 在城市桥梁设计中,由于周围环境条件的限制,往往会采用斜交桥、曲线桥及异形变宽桥等复杂桥梁.在高等级线路上,斜交桥和曲线桥也较常见.这些桥梁的横断面通常采用受力性能优越的薄壁箱形断面.箱形梁发生挠曲变形时,由于翼缘板平面内剪切变形的影响,使其纵向弯曲正应力的分布呈现不均匀性,即发生剪滞效应.历史上曾发生过因忽视剪滞效应而导致结构失事的例子[1].我国桥梁工作者已注意到剪滞效应是引起混凝土箱梁开裂的原因之一[2].特别是在现代桥梁工程中,随着大伸臂箱形断面、大肋间距单箱断面等的广泛应用,对剪滞效应需更加关注.近20多a 来,国内外许多学者对箱形梁剪滞效应进行了大量研究.虽然在我国现行桥梁设计规范中尚未充分反映出这些研究成果,但在理论上对剪滞效应的规律已有较全面的认识.然而,对剪滞效应的系统研究大都是针对直线正交箱梁进行的,近几年来也有部分学者研究了曲线箱梁的剪滞效应,如文献[3]第40卷　第1期2005年2月西　南　交　通　大　学　学　报JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY V ol .40　N o .1Feb .2005的作者对曲线连续箱梁的剪滞效应及其实用计算方法进行了较系统的研究,得出了一些重要结论.但迄今为止,对斜交箱梁剪滞效应的研究尚属空白.与常规的正交箱梁相比,斜交箱梁具有特殊的受力性能[4],其剪滞效应及各结构参数的影响规律也会大不相同.本文中采用考虑了薄膜作用和弯曲作用的平板壳元分析斜交箱梁的剪滞效应,模拟薄板弯曲作用时应用了高精度的广义协调单元[5],分析了荷载类型、斜度等对斜交箱梁剪滞效应的影响,并与相应正交箱梁进行了比较.1　平板壳元的建立广义协调元的突出特点是,在平均位移意义上保证单元间的位移协调.对薄板弯曲问题的四节点矩形广义协调元,其节点位移向量取为(上角e 表示单元):a e =(w 1　ψx 1　ψy 1　w 2　ψx 2　ψy 2　w 3　ψx 3　ψy 3　w 4　ψx 4　ψy 4)T ,(1)式中:w i (i =1,2,3,4)为节点i 的挠度;ψxi ,ψyi (i =1,2,3,4)为节点i 的转角.单元内挠度插值函数设为不完整的四次多项式w =φT α,(2)式中:φ为与相对坐标有关的向量;α为广义参数向量.设沿单元边界的挠度为三次函数,法向转角为线性函数,则边界位移可由该边界上的节点位移完全确定.若单元各边上的平均位移向量记为d ,则有d =Cae ,(3)式中:C 为12×12阶方阵.广义协调元要求由单元内部挠度插值函数确定的单元边界上的平均位移与边界平均位移d 相等,由此可建立广义参数α与结点位移a e 之间的关系为α=A -1Ca e ,(4)式中:A 为12×12阶方阵.将式(4)代入式(2)式,得w =Na e ,(5)式中:N 为形函数矩阵,N =φT A -1C .根据有限单元法的基本原理,可得薄板广义协调元的刚度矩阵K e =∫Ψe B T DB d Ψ,(6)式中:B 为广义应变矩阵,由形函数矩阵微分运算求得;D 为弹性矩阵;Ψe 为单元的中面面积.采用四节点矩形双线性单元模拟薄膜作用,它是完备的协调单元,其刚度矩阵可从文献[6]引用.将上述弯曲刚度矩阵与薄膜刚度矩阵组合,即得四节点矩形平板壳元的刚度矩阵.应该指出,采用矩形平板壳元离散斜交箱梁时,实际上是把顶、底板在梁两端的直线斜边界近似代以台阶状边界.为了减小这种处理方法带来的误差,可把靠边界的顶、底板单元划分得密一些.也可采用三角形平板壳元分析,其刚度矩阵可用类似的方法导出[5,6].2　模型试验验证模型试验资料取自文献[7],模型梁为有机玻璃制成的斜交简支薄壁箱梁.先制成正交箱梁,然后利用电阻丝在高温下将梁端分别切割成斜度为10°,20°,30°,40°的斜交箱梁.跨中正交断面为测试中的加载断面,一对等值反向的竖向集中力F =294N 作用于跨中腹板面内.共测试了5个横断面,文献[7]中只列出了其中Ⅱ-Ⅱ和Ⅳ-Ⅳ2个断面上各测点的扭曲正应力的测试结果.斜度为30°的斜交箱梁模型的尺寸如图1所示;测试断面Ⅱ-Ⅱ和Ⅳ-Ⅳ上测点(3#～6#,10#～13#)的位置见图2.在每一测点处内、外壁上均贴有45°应变花.所用有机玻璃材料的弹性常数为:弹性模量E =3.332GPa ,泊松比μ=0.385.65第1期张元海等:斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析斜度为30°的斜交箱梁模型的扭曲正应力试验值及按本文方法计算的理论值见表1(表中,“±”号表示外壁为拉应力,内壁为压应力,“ ”号则相反).可见,理论值与试验值吻合较好,说明本文的分析方法是可靠的.表1　扭曲正应力试验值与理论值的比较T ab .1　Comparison betw een measured and theoretical values of distortional no rmal stressM Pa 测点3#4#5#6#10#11#12#13#试验值0.846±0.794 0.816—±0.381 0.452±0.501±0.454理论值 0.723±0.695 0.701 1.014±0.441 0.553±0.541±0.5563　剪滞效应分析直线正交箱梁的剪滞效应通常用剪滞系数λ描述,其经典定义为λ=σσ—,(7)式中:σ为考虑剪滞效应求得的翼板正应力;σ—为按初等梁理论求得的翼板正应力.对斜交箱梁,考虑其弯扭耦合及空间受力特点,可将按平板壳元分析得到的翼板实际应力图形面积除以翼板的宽度,得到一个相似于按初等梁理论求得的应力平均值,再用这个应力平均值去除翼板各点的实际应力,从而得到翼板各点的剪滞系数.文献[3]中剪滞系数也是采用这种定义.显然,这样求得的λ,既类似于经典定义中的剪滞系数,同时也考虑了斜交箱梁的结构受力特点.某预应力混凝土五跨斜交连续箱梁,主跨为45m ,各支承处斜度均为31°,并设有斜交横隔板,典型横断面主要尺寸如图3所示.通过对原五跨连续梁及相应两跨连续梁各主要控制断面的剪滞效应进行分析、比较可知,只需分析相应的两跨斜交连续梁即可.下面主要分析跨中断面Ⅰ-Ⅰ,中支承断面Ⅱ-Ⅱ及支承中心断面Ⅲ-Ⅲ的剪滞效应,各断面位置如图4所示.考虑2种荷载作用,即全梁受均布荷载作用及每跨跨中(沿梁轴度量)横断面腹板顶部受集中荷载作用.图5～7为2种荷载作用下跨中断面Ⅰ-Ⅰ,中支承断面Ⅱ-Ⅱ及支承中心断面Ⅲ-Ⅲ的顶板剪滞系数的横向分布(横轴n 为计算点号).图5和6中还同时给出了相应正交箱梁剪滞系数的横向分布,以便比较.从图5～7可见: (1)斜交箱梁横断面上左、右腹板处的剪滞系数不同.对跨中断面,它们都随斜度增大而增大,但各箱66西　南　交　通　大　学　学　报第40卷梁间差别不大,尤其当集中荷载作用时几乎相同.但对中支承断面,靠斜支承点一侧的剪滞系数随斜度增大而增大,而远离斜支承点一侧的剪滞系数则随斜度增大而减小,即中支承断面上左、右区域的剪滞系数的差别随斜度增大而增大.例如α=45°时,在均布荷载作用下,中支承断面上支点所在腹板处λ=1.837,远离支点的腹板处λ=0.692.(2)斜交箱梁横断面中心处的剪滞系数基本不受斜度影响.(3)斜交中支承中心断面(即支承线与梁轴交点处横断面)的剪滞系数接近于左右对称,且斜度越大,剪滞效应越不明显.例如α=45°时,腹板处λ=1.060,中心处λ=0.982.(4)均布荷载作用下,无论斜度如何,箱梁跨中断面的剪滞效应均不显著,但中支承断面的剪滞效应很显著;集中荷载作用下,跨中断面和中支承断面的剪滞效应均较显著.67第1期张元海等:斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析68西　南　交　通　大　学　学　报第40卷影响斜交箱梁剪滞效应的主要结构参数有斜度、宽跨比和荷载类型等.斜度及荷载类型的影响如上述分析.宽跨比的影响较为显著,影响规律与相应正交箱梁基本一致.4　结　语采用薄板弯曲的广义协调单元与平面应力问题的薄膜单元组合而成的平板壳元分析斜交箱梁,能够较好地反映其弯扭耦合的空间受力特点,在单元划分较稀疏的情况下,也可获得较高的计算精度.斜交箱梁具有与通常正交箱梁不同的剪滞效应分布规律.斜交箱梁中支点横断面上剪滞系数很大,且两腹板处剪滞系数差别很大,斜度有显著影响,但斜度对箱梁各横断面中心处剪滞系数的影响很小.与正交箱梁相比,斜交箱梁的剪滞效应更显著.斜交箱梁的受力特性较为复杂,笔者对其剪滞效应进行了初步分析,还有许多问题需要进一步研究,以获得对其结构行为的全面认识.参考文献:[1]　张士铎,邓小华,王文州.箱形薄壁梁剪力滞效应[M].北京:人民交通出版社,1998.1-11.[2]罗旗帜,俞建立.钢筋混凝土连续箱梁桥翼板横向裂缝问题[J].桥梁建设,1997(1):41-45.[3]　彭大文,王忠.连续弯箱梁桥剪滞效应分析和实用计算法研究[J].中国公路学报,1998,11(3):41-49.[4]徐若昌,张元海.斜支承箱梁桥的结构反应[J].土木工程学报,1992,25(4):15-22.[5]龙驭球,辛克贵.广义协调元[J].土木工程学报,1987,20(1):1-14.[6]华东水利学院.弹性力学问题的有限单元法(修订版)[M].北京:水利电力出版社,1978.60-179.[7]李庆华,李乔,黄羚.斜交薄壁箱梁的空间受力分析[J].西南交通大学学报,1989,24(2):42-50.(中、英文编辑:付国彬)沈志云院士提出真空管道高速交通设想2004年12月18日,在四川(成都)院士咨询服务中心和西南交通大学共同举办的“真空管道高速交通”院士研讨会上,中国科学院和工程院院士、西南交通大学教授沈志云在他作的《关于真空管道高速交通的思考》的报告中提出了真空管道高速交通的设想.他认为,开放大气中的任何地面交通工具,商业运营速度都不宜超过400km/h,否则能耗和噪音急剧增大.真空管道交通就是在地面创造类似万m高空的低真空环境,车辆运行速度可达600～1000km/h.就我国真空管道高速交通的目标定位与实施方案,沈院士建议将我国真空管道高速交通的发展战略分为4个阶段,即从2005年开始,5a推出小比例模型,10a完成全尺寸模型,15a铺设实验线路,25a后实现运营线.采用高温超导磁悬浮技术,可以比较方便地完成悬浮和导向,牵引可以使用同步线性电机.在基础研究阶段,多种悬浮技术都应该对比研究,而且轮轨技术也不应被排除在外.参加这次研讨会的有中国科学院院士张涵信、葛昌纯,中国工程院院士钟山、钱清泉、宋文骢、乐嘉陵,以及航天、磁浮、交通及空气动力学等方面20多位学者.中国科学院院士何祚庥向会议递交了阐述个人观点的书面材料,认为在管道中制造真空环境不存在“原则性的困难”.与会学者围绕沈院士的观点就真空管道高速交通技术及相关问题等进行了广泛的探讨.他们认为,真空管道高速交通具有可行性,但不排除某些技术问题的解决难度.西南交通大学学报编辑部。

大角度斜交框构桥基于平面杆系分析方法和空间有限元分析方法

大角度斜交框构桥基于平面杆系分析方法和空间有限元分
析方法
析方法
摘要：本文主要对大角度斜交框构桥基于平面杆系分析方法和空间有限元分析方法，以一个工程实例为案例，分别建立平面模型、空间模型进行计算，分析计算结果，得出在空间有限元分析和平面有限元分析下，斜交框构桥内力结果的差异以及斜交框构桥配筋注意事项。

关键词：大角度斜交,平面有限元,空间有限元,受力分析
一、前言
随着我国交通事业的发展，城市桥梁、城市道路日益增多，公路、城乡道路以及市政道路相互之间的立体交叉、道路与河道、明渠，暗渠等水利交叉不可避免，且密度也随之加大，情况也多种多样。

而框构桥是实现这种立体交叉的最主要的结构形式之一。

框构桥也称为箱涵或地道桥。

框构桥的计算一般来说比较复杂，关于斜交桥的计算，无论国外还是国内都尚未形成完整的理论体系。

无论是理论解析方法，还是数值解析方法，都处于研究阶段。

斜交桥计算中的许多关键问题仍然认识模糊，斜交桥设计理论与方法、力学特点、构造特点、施工要点不很明确，有关规范也没有对此做出明确的条文规定。

这种现状给斜交框构桥的设计与施工带来很大的困难。

因此，目前条件下的框构桥的设计一般多按平面变形问题进行计算。

在正交情况下，这样计算一般可以满足设计要求，。

斜交弯梁桥施工控制关键问题的计算分析

１２３
管理施工
城市道桥与防洪
２１年５０１月第５期
斜交弯梁桥施工控制关键问题的计算分析
彭洪，张或２，，马佳铮３
（．国市政工程西南设计研究院，１中四川成都６０８；．州交通大学，１０１２兰甘肃兰州７０７；．京交通大学，京１００；．３００３北北０００４兰州大学，甘肃兰州７０７）３００
的力学特性、何特性和构造特点等，施工过程几在
中应结合具体情况采用相适应的施工方法，在斜交弯梁桥的施工过程中，施工控制问题对桥梁的
各阶段施工有着较大的影响，这就为工程部门提
可以验证设计理论中某些假定及处理方法（如某
０前言
我国国民经济持续稳定的增长和综合国力的
增强，带动了高等级公路及城市立体交通的全面发展。肃省目前桥梁上部结构均选用装配式，甘便于集中预制，短工期，缩以钢筋混凝土、应力混预凝土空心板为主，大桥布设多为连续空心板，够能保证全桥的整体稳定性及行车的舒适性；中桥布设多为简支板桥面及连续，造简单，工方便，构施或采用钢筋混凝土Ｔ型梁；小桥布设根据河沟的
对比分析其变化的规律及成因。其成果可供工程没计和施工部门参考和借鉴。关键词：工控制；交弯梁桥；间分析施斜空

整体式桥台斜梁桥有限元计算模型研究

了整体式桥台斜梁桥的计算模型。应用大型通用有限元程序Ａｎｙ根据梁格体系法对一座３ｌｍ整体式桥台斜ｓｓｘ６梁桥进行模拟分析，进行了验证，并初步分析了其受力特点，为进一步的研究作准备。
２计算模型
整体式桥台斜梁桥的主梁、桥台和柔性桩基础构成整体，在温度荷载作用下，主梁受到热胀冷缩的影响，
图１土与桩的侧向刚度，就是要准确的确定出桩身所受
必定使桥台和桩基的顶端产生纵向位移。因此，桩基除
桩周侧向阻力的土体模拟为侧向弹簧，图１示。如所
究和探讨阶段。应用无伸缩缝桥梁有许多优点，例如，
可以改善车辆通行状况，改善桥头跳车问题，减少车辆
对桥梁的冲击，减少桥梁维修费用等 “ 。无伸缩缝桥梁在国外已经普遍使用，但是我国目前建造的实桥较
系法对一座３１ｍ整体式桥台斜梁桥进行模拟分析，进行了验证，并初步分析了其受力ｘ６特点，为进一步的研究作准备。关键词整体式桥台斜梁桥计算模型研究
１前言
无伸缩缝桥梁有着广阔的应用前景，各国都在加快对无伸缩缝桥梁的研究，无伸缩缝桥梁在我国正处于研
整体式桥台桥梁的上部结构整体的竖向荷载由桩基传递给其周围的土体，土体对桩身的摩擦力，以及桩底土体对桩的支承力共同承受竖向荷载。由此可见，土体摩擦力