CN110795785A - 一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，具体步骤为步骤1、对建立桥型方案进行比选及拟定桥梁施工方案拟定；步骤2、对桥梁上部结构尺寸进行拟定；步骤3、应用midas civil软件建立桥梁结构的空间有限元模型；步骤4、通进行曲线连续箱梁反力验算，通过不断调整结构尺寸或配筋至所有验算满足规范为止；步骤5、进行结构内力计算及内力组合；涉及桥梁建筑技术领域。该混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，解决了现有的数据模拟系统过程过于繁琐，且误差较大，分析因素不全面问题。

Description

一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体为一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统。

背景技术

混凝土连续箱梁的优点有造价低、耐久好、低维护、行车舒适、外型优美、节约用地等优点，因此得到越来越广泛的应用，我国上世纪70年代公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止已建成了多座连续箱梁桥，随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件。

随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，连续箱梁得到了大量的应用，它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等，连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量。降低造价、缩短工期等因素综合考虑选择。一般常用的方法有，立支架就地现浇。预制拼装、悬臂浇筑、顶推、用移动模架逐跨现浇施工等，施工前需要对环境分析，防止混疑土徐变，收缩变形估计不足等因素，但现有的数据模拟系统过程过于繁琐，且误差较大，分析因素不全面。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，解决了现有的数据模拟系统过程过于繁琐，且误差较大，分析因素不全面的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，具体步骤为

步骤1、对建立桥型方案进行比选及拟定桥梁施工方案拟定；

步骤2、对桥梁上部结构尺寸进行拟定；

步骤3、应用midas civil软件建立桥梁结构的空间有限元模型；

步骤4、通进行曲线连续箱梁反力验算，通过不断调整结构尺寸或配筋至所有满足验算规范为止；

步骤5、进行结构内力计算及内力组合；

步骤6、对曲线连续箱梁各控制截面进行承载能力极限状态抗弯、抗剪验算，正常使用极限状态的裂缝宽度验算。

进一步地，步骤1中桥梁的截面形式为用箱型截面。

进一步地，步骤5中采用增量叠加法计算作用效应，增量叠加法为分阶段计算结构的变形、内力和应力增量，逐阶段累。

进一步地，步骤3中桥梁结构的空间有限元模型包括混凝土桥梁的空间效应，混凝土桥梁的空间效应主要为剪力滞效应、汽车荷载的横向分布效应和箱梁的薄壁效应。

进一步地，所述空间效应的分析方法主要为杆系模型和简化参数分析方法。

进一步地，所述步骤4中汽车荷载的横向分布效应为等代简支梁法。

进一步地，所述步骤3中应用程序为MIDAS、AUTOCAD和Excel。

(三)有益效果

本发明提供了一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统。具备以下有益效果：

该混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，通过钢筋混凝土连续梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力，结构造型灵活，可塑性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变形较小，受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日比较完善和成熟，解决了现有的数据模拟系统过程过于繁琐，且误差较大，分析因素不全面的问题。

具体实施方式

本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种技术方案：一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，连续体系梁桥的跨径超过40至60m或更大时，主梁多采用箱形截面，其构造布置灵活，适用于有支架现浇施工、逐孔施工、悬臂施工等多种施工方式；

本发明采用顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，都采用等高粱，因此全桥段统一梁高，而梁高H则由设计规范高跨比为1/12至1/18来确定，跟据计算梁高范围应在1。67m至1。11m(20/18)选取；

本发明使用抗压强度达到或大于40MPa的混凝土，对于C40混凝土强度标准是指用150*150*150mm试模成型的混凝土试件在温度20±2℃，相对湿度大于95％条件下养护28天抗压强度达到或大于40MPa；

本发明主筋的材料方面使用了HRB335的普通钢筋材料，在箍筋材料方面则使用的是HRB335普通钢筋，这两种钢筋的相同点是都属于普通低合金热轧钢筋也都属于带肋钢筋还可以用于普通钢筋混凝土结构工程中；

混凝土桥梁在施工过程中存在体系转换，一般采用增量叠加法计算作用效应；增量叠加法为分阶段计算结构的变形、内力和应力增量，逐阶段累加混凝土收缩徐变效应，为考虑超静定结构的内力重分布和钢筋约束混凝土引起的应力重分布，由施工阶段混凝土结构的初始内力、初始龄期和施工时段，按附录C的混凝土收缩徐变函数计算。

混凝土桥梁的空间效应主要为剪力滞效应、汽车荷载的横向分布效应和箱梁的薄壁效应，空间效应的分析方法主要为杆系有限元模型和简化的参数分析方法；其中，杆系有限元模型和简化的参数分析方法应用最为广泛，剪力滞效应通过翼缘有效宽度考虑，汽车荷载的横向分布和箱梁薄壁效应通过偏载增大系数考虑；箱梁的荷载增大系数一般采用1.15；装配式主梁近似采用荷载横向分布系数算法来计算，弯、宽、斜及变宽或分岔等形体复杂混凝土桥梁的边界条件，与荷载横向分布系数算法的假定条件不符，因此结构分析不应盲目套用简化参数，应采用精细化的有限元模型。

按积分法则由应力得到内力的过程，可直接得到结构的内力、进而进行强度验算；

等代简支梁法为：

计算边跨和中跨的跨中截面抗弯惯性矩I_C

边跨：I′_c＝6.735m⁴

中跨：I_c＝6.580m⁴

按公式分别计算该两跨的简支梁跨中挠度；

集中荷载标准值：边跨P_K＝2x32+260＝324KN

中跨P_K＝2x48+260＝356KN

边跨

中跨

应用平面杆系有限元计算程序分别计算边跨和中跨跨中在集中力P作用下的跨中挠度；

边跨ω'_非＝0.229×10^-2m

中跨ω_非＝0.475×10^-2m

计算两跨的抗弯惯性矩换算系数C_w；

边跨

中跨

单箱单室截面的抗扭惯矩I_Ti，表达式如下：

式中：F——箱形截面中心线包围的面积；

t——板厚；

b₁——每侧悬臂板的长度；

d_s——周边微段长度；

现以跨中任一截面作为例子进行计算：

其余的截面按照此法计算，将边跨跨中抗扭惯矩和中跨跨中抗扭惯矩算出得：

I′_Tc＝7.126106e+001(m⁴)

I_Tc＝7.942795e+001(m⁴)

按照公式分别计算中跨和边跨的抗扭惯矩换算系数：

边跨

同理得中跨的抗扭惯矩换算系数：

抗扭修正系数β计算

β公式中的各个参数计算；n＝2(腹板数)

a_i＝a₁＝a₂＝3。000(腹板至中心线距离)

l_边＝32m,l_中＝48mG＝0。43E

β值计算。

边跨

中跨

荷载增大系数ξ计算

求该腹板的荷载横向分布影响线；

按公式计算，分别得到荷载位于两侧腹板处时对1号腹板的影响线竖标为：

求该腹板的荷载横向分布系数m。

按荷载横向分布影响线进行内插，可得两行车和三行车合力作用点所对应的的竖标分别为0。51143和0。58974。

m＝2×0.51143＝1.02286

对于两行车的荷载横向分布系数

m＝3×0.58974＝1.76923

对于三行车的荷载横向分布系数

求荷载增大系数ξ；

按公式计算，对于三行车还应按《桥规JTGD60》计入多车道的横向折减系数K_横，对于三车道K_横＝0。78，少于三车道不予折减，于是有：

对于二车道ξ＝n·m_max＝2×1.02286＝2.04572

对于三车道ξ＝k_横n·m_max＝0.78×2×1.76923＝2.76

经比较，对于边跨应取ξ＝2。76

本发明的混凝土和箍筋抵抗承载能力状态的最大组合剪力，腹板骨架的斜筋根据经验作为抗剪安全储备配置，在钢筋绑扎搭接接头范围内的箍筋间距，当绑扎搭接钢筋受拉时不应大于主钢筋直径的5倍，当搭接钢筋受压时不应大于主钢筋直径的10倍

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，具体步骤为：

步骤1、对建立桥型方案进行比选及拟定桥梁施工方案拟定；

步骤2、对桥梁上部结构尺寸进行拟定；

步骤3、应用midas civil软件建立桥梁结构的空间有限元模型；

步骤4、通进行曲线连续箱梁反力验算，通过不断调整结构尺寸或配筋至所有验算满足规范为止；

步骤5、进行结构内力计算及内力组合；

步骤6、对曲线连续箱梁的控制截面进行承载能力极限状态抗弯、抗剪验算，正常使用极限状态的裂缝宽度验算。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，其特征在于：步骤1中桥梁的截面形式为用箱型截面。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，其特征在于：步骤5中采用增量叠加法计算作用效应，增量叠加法为分阶段计算结构的变形、内力和应力增量，逐阶段累。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，其特征在于：步骤3中桥梁结构的空间有限元模型包括混凝土桥梁的空间效应，混凝土桥梁的空间效应主要为剪力滞效应、汽车荷载的横向分布效应和箱梁的薄壁效应。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，其特征在于：所述空间效应的分析方法主要为杆系有限元模型和简化的参数分析方法。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，其特征在于：所述步骤4中汽车荷载的横向分布效应为等代简支梁法。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土连续箱梁桥的模型建立系统，其特征在于：所述步骤3中应用程序为MIDAS、AUTOCAD和Excel。