铁路矮塔斜拉桥墩塔梁固结处详细应力分析

模拟此处 的应 力情况 ， 故对 此部位建立局 部实体 模型分 析其
详细应 力 分 布是 很 有 必 要 的 。本 文利 用 大 型 有 限 元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ建立墩塔梁 同结 部位的实体模型 ， ＮＹ 分析 了施： 阶段 的 ［ 应力分 布 ， 于精确 了解此处的应 力情况 。 便
ｌ 墩 塔梁 固结 部位 局部 实体 模 型 的建 立
一
体的一小部分边界上 的面力 ， 变换为分 布不 同但静 力等效 的 面力 ， 么近处 的应力分 布将 有显 著 的改变 ， 远处所 受 的 那 但 影 响可以忽略不计 。可将 ４— ６号块的重 力荷载转化 为本模 型梁端的等效荷载 ， 见表 １ 。将 ４～６号块 内的预应力钢束 对 本模 型的作用也用等效 荷载代 替 ， 见表 ２ 。将 重力 以及预 应 力产生的弯矩换算成顶板 和底板 的等效荷载。
单元划分塔顶 ， 墩底及箱梁 端部截 面 ， 再用 ｓｉ ４ ｏｌ ５单 元扫掠 ｄ 划分桥 面以上 ０ ５—１ ． ５ｍ塔 柱 ， 号块 以下 ０５～１ ２桥墩 零 ． ０／ １ 以及顺桥 向正 负 ０ ５—１ ． ． ５ ２ｍ箱梁梁体 其余 部分采 片 ｔ— ｊ ｓｌ ｉ９ ｄ５单元 自由划分 。局 部实体模型如 图 １ 所示 。 墩塔 梁固结 部位设置 了大量 的预应 力钢束 ， 包括 主梁纵 向预应力钢束 ， 零号块横 向预应 力钢 束 以及 主梁竖 向预应 力 钢束 。利用 Ａ Ｓ Ｓ分 析时 ， 预 应力 筋 的处理 主要 有分 离 ＮＹ 对 式和整体式两种 模 型。分离 式就 是将混 凝土 和力 筋 的作用 分别考虑 ， 以荷载 的形 式取 代预 应 力钢筋 的作 用 ， 如等效 荷 载法 ； 整体式就是 将 混凝 土和 钢筋 的作 用 一起 考虑 ， ｌ ｋ 用 ｉ ｎ
铁 路 矮 塔 斜 拉 桥 自重 大 ， 塔 梁 固结 部 位 结 构 复 杂 ， 墩 且
【 文献标 识码 】 Ａ
两 侧 箱 梁 取 ｌ． 范 ， 括 １ ３号 块 。 首先 采 Ｊ ｓｅｌ３ ５２ｍ 包 ～ 利 ｈｌ ６
有大量预应力 筋从此穿过 ， 因此利用空 间梁单元 难 以精 确地
横 、 向预 应 力作 用 ， 竖 分析 了纵 、 向应 力 分 布 和横 向 预 应 力 作 用 对 固 结部 位 横 向 应 力分 布 的 影 响 ， 以后 的 横 为
桥 梁设 计提 供参考 。
【 关键词】 wenku.baidu.com路矮塔斜拉桥； 墩塔梁固结； 应力分析
【 中图分类号 】 Ｕ４ ． ４１ ５
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铁 路 矮 塔 斜 拉 桥 墩 塔 梁 固结 处 详 细 应 力分 析
祝 培 林
（ 兰州交 通 大学 土木 工程 学 院 ， 肃 兰州 ７ ０ ７ ） 甘 ３００
【 摘 要 】 利用大型有 限元软件 Ａ Ｓ Ｓ建立铁路矮塔 斜拉桥墩 塔 梁固结部位 的 实体模 型， 考虑纵 、 ＮＹ 并
单元模拟预应力 钢筋 ， 降温法 、 如 初始应变法 。
本文采用整体 式方 法 ， 利用 有初 应变 的 ｌ ｋ ｉ ８单元模 拟 ｎ 预应力钢柬 ， 将混凝 土体 和预应 力钢 束分 别划 分单 元 ， 利用 Ａ Ｓ Ｓ内置 函数耦合钢 束节点 和钢束 节点 附近 的混凝 土 节 ＮＹ
点 ， 便 考 虑 预 应 力 钢 束 和 混 凝 土 的 共 同 作 用 ， 文 只模 拟 以 本
２０ ８ １． １ ３ ２ ２ ． ２ ６ ２ ７ —５ ４ ． ２ ３ ３ ． ５ ５１ １ ７ ９ ３ ６ ． ５ ６２ ６ ６ ７ ２
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向： 梁抗震。 桥
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四川建 筑
第３ １卷 ４期
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力， 达到了施工阶段预应力作用下全截面受压 的效果。
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表 １ 自重 换 算 荷 载
梁重 顶板 底板 梁端 顶板 节 底 板节 等效梁 节点 节 点 形心 弯矩 节点 点集 中 点集中 端竖 向 （） 数 数 总数 ｍ （ ・ １ ｔ 距（ ） Ｎ Ｉ） 力（ ） ｌ Ｎ 力 （ 节点集 Ｎ） 中力（ Ｎ）
设置在 １ —３号块 内的预应力钢束 ， 于其他钢束 ， 通过作 对 可 用于梁端 的等 效荷 载来施加 。详细模拟 了 １～３号块 梁体 内 纵 、 、 向预应力 钢束 ， 图 ２所示 。 横 竖 如
图 １ 墩 塔 梁 固结 部 位 实俸 模 型
采用大型有 限元软件 Ａ Ｓ Ｓ中由底向上 的建模 法建立 ＮＹ 局部模型 ， 以零号块顶面 中心 为对称中心 ， 桥 向为 轴 ， 顺 横 桥 向为 Ｙ轴 ， 桥向为 ｚ轴 。为保 证模 拟 的精确 性 ， 型模 竖 模 拟范 围上 至桥 面以上 １ ｌ塔顶 ） 下 至零 号块 以下 一ｌ ５ｉ（ ＇ ｌ ， ０ ｍ， ［ 定稿 日期］０ １ ｌ ０ ２ １ 一Ｏ 一 ５ ［ 者简介 ］ 作 祝培 林 （ ９ ３～） 男 ， 士研 究生 ， 究方 １８ ， 硕 研
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６８ ＋ ７ ４ ０ Ｅ Ⅲ 。
图３ 纵向应力 图
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图 ２ 墩 塔 粱 固结 部 位 纵 向 、 向 、 竖 向 预 应 力 束 横 和
２ 荷 载 施加
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本模 型只分析 施工至 ６号块 时墩塔 梁 固结 部位 的应 力 分布 ， ６号块 以后 为拉 索节段 。根 据圣 维南 原理 ， 如果 把 物