普通钢筋混凝土桥梁结构施工阶段模拟

装配式钢筋混凝土简支T梁施工阶段分析

及RC设计例题

目录

一、结构描述 (3)

二、建立模型 (4)

三、定义荷载 (7)

四、定义施工阶段 (12)

五、执行分析及后处理 (13)

六、RC 设计 (15)

装配式钢筋混凝土简支T梁施工阶段分析及RC设计例题

本模型模拟的是普通钢筋混凝土简支梁桥的预制拼装过程，并对上部梁结构和下部墩柱按照JTG D62规范进行各项验算。例题参考《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》P132页（张树仁等著，人民交通出版社）。

一、结构描述

1、设计资料

（1）桥面净宽（2）设计荷载1321m

公路-Ⅱ级汽车荷载

人群荷载 3.5K N /m2

结构重要性系数

（3）材料规格

0 1.1

钢筋：主筋采用HRB400 钢筋相对

界限受压区高度b 0.53

箍筋采用HRB335 钢筋

混凝土：主梁采用C30 混凝土

（4）截面形式

图1 T 梁横断面尺寸（单位：mm）

2、结构描述

装配式简支梁桥，桥墩为双柱墩，采用矩形断面，混凝土采用C30。首先施工桥墩，然后对称吊装RC预制T 梁，首先吊装中间的两片纵梁，并通过横梁体系将相邻两片纵梁连为整体。在最后一个阶段，加载铺装荷载。

二、建立模型

1

、首先定义模型中涉及的材料和截面类型，如下表所示表1

构件材料截面截面对齐方式尺寸（mm）

T 梁JTG04（RC）-

C30

设计截面〉T形截面顶对齐1780x1000x100x240

盖梁JTG04（RC）-

C30设计截面〉中腹板截

面

顶对齐400x500，400x300

桥墩JTG04（RC）-

C30

数据库〉矩形截面中心对齐800x400

虚拟横梁JTG04（RC）-

C30

数据库〉矩形截面顶对齐1000x120，500x120

2、然后建立有限元结构模型

结构建模根据个人习惯有多种方式，这里采用由上至下的建模方法。

1) 首先建立一片T梁，然后通过复制功能生成8片纵梁；

2)

图2 建立纵梁单元

然后建立模拟纵梁间横向联系作用的虚拟横梁；除端部两根横梁采用500x120mm的矩形断面外，其他的横梁均属于标准横梁。

3)

图3 建立横梁单元

通过将纵梁端部节点向下复制T梁高1m建立梁底节点，同时也是支座支承点位置，再将支承点向下复制支座高度0.1m建立盖梁顶部节点；

4)

图4 通过向下复制横梁节点建立支座支承节点和盖梁顶点

（注：图示上面第一层节点为横梁节点，第二层是支座支承顶点，第三层是盖梁顶点，为模拟盖梁端部变截面段，在盖梁端部向外侧1m的位置建立了两个节点作为盖梁悬挑段的端点）

盖梁总长度为14.06m，为矩形断面，端部为2.58m变截面矩形梁段，中间为8.9m等截面，盖梁端部最小截面高度为0.3m，中部截面高度为0.5m；

首先定义两个变截面（盖梁截面由大到小的变截面和盖梁由小到大的变截面），分别赋予盖梁的两个悬挑段，此时得到的盖梁形式如下图所示——

图5 赋予变截面后盖梁消隐模型

显然悬挑段的变截面是不对的，因为变截面适用的单元有多个，因此需要定义

变截面组，如下图所示定义盖梁断面由大到小，以及由小到大的变截面组——

图 6 定义盖梁断面由大到小的变截面组

5)

图 7 定义盖梁断面由小到大的变截面组

将 3 号纵梁和 6 号纵梁对应的盖梁上节点向下复制盖梁高度 0.5m ，然后对复

制生成的 4 个节点通过扩展单元功能生成 3m 高桥墩

3、定义结构组并分配结构组单元

根据施工过程的特点将整个结构分为以下几个结构组：桥墩、盖梁、纵梁 1~8、支 座节点、横梁 1~7。分别对应于分阶段施工的桥墩部分单元、盖梁部分单元、分阶 段吊装的 1~8 号纵梁单元、纵梁间的横向虚拟梁单元 1~8。 其中纵梁按照沿 y 正向分别为纵梁 1~8 结构组。 横梁按照沿 y 正向分别为横梁 1~7 结构组。

图 8 定义纵梁结构组

自下至上依次是纵梁1~8

自下至上依次是横梁1~7

4、定义边界条件同时指定边界组

根据施工过程的特点将边界组定义如下：墩底固结、盖梁固结、支座1~8，分别对应桥墩底部固结、盖梁与墩顶的连接、纵梁与盖梁和支座点的连接关系。

然后定义各个边界条件——

对于墩底约束，通过边界〉一般支承，指定边界组信息为墩底固结，选择约束D-ALL和R-ALL 约束墩底节点；

对于墩顶与盖梁的连接关系，通过边界〉弹性连接〉刚性，指定边界组信息为盖梁固结，按顺序点取墩顶节点及对应的盖梁节点，共定义4 个刚性弹性连接；对于盖梁顶与支座支承点的连接关系，根据支座支承点的所对应的纵梁编号n，通过边界〉弹性连接〉刚性，指定边界组信息为支座n，按顺序点取盖梁顶节点及对应的支座支承节点，共定义16个刚性弹性连接；

对于支座支承点与主梁的连接关系，根据支座支承点所对应的主梁编号n，通过边界〉弹性连接〉一般，指定边界组信息为支座n，按照表2的支座刚度信息，按顺

16个一般弹性连接；

支座类型/刚度适用于支座组

滑动100000右侧支座

1~4，支座

6~8

滑动110000右侧支座5

固定101000左侧支座

1~4，支座

6~8

固定111000左侧支座5

图9 弹性连接模拟支座刚度

注：100000表示SDx、SDy、SDz、SRx、SRy、SRz 方向是否有刚度，1表有刚度，

0 表示无刚度。刚度均以10000KN/m。

三、定义荷载

每种荷载工况定义时都需要对应一定的荷载工况，在进行施工阶段分析时，对于在施工阶段作用的荷载还要指定其对应的荷载组，因此通常在定义荷载前首先定义荷载工况名称和荷载组名称，当然荷载条件相对简单的模型来说，在定义荷载工况的同时也可以时时定义荷载工况名称和定义荷载组名称。

本模型中涉及三种荷载：结构自重，铺装荷载，公路-Ⅱ级车道荷载。（*其中移动荷载通过程序的移动荷载功能自动生成荷载工况）

荷载工况名称荷载类型荷载组说明

自重施工阶段荷载自重模拟结构自重

铺装施工阶段荷载铺装