基于實體單元的箱形梁橋空間分析算法研究.pdf

1、箱形梁橋以其抗彎、抗扭剛度大、跨越能力強、外形美觀等優(yōu)點，在高等級公路和城市立交橋中得到廣泛應(yīng)用。然而由于箱梁橋在力學(xué)性能、荷載、預(yù)應(yīng)力布置、施工等方面的復(fù)雜性，仍有許多問題急待解決。 箱形梁橋?qū)嶋H上是由若干塊板組成的，因此采用將箱梁劃分為實體單元來分析其受力是合理的。目前的桿系有限元分析軟件只是計入了縱向預(yù)應(yīng)力，且不區(qū)分預(yù)應(yīng)力鋼束實際的空間布置；而橫向和豎向預(yù)應(yīng)力只是在計算橋面板和腹板應(yīng)力是才予以單獨考慮，從而形成了三個相互獨

2、立的計算；較為準(zhǔn)確的計算方法應(yīng)該是同時考慮三個方向上的預(yù)應(yīng)力。此外，在箱形截面中，常常配置了含鋼率不低的普通鋼筋，但在內(nèi)力和應(yīng)力分析時常常忽略了。為此，作者提出了基于實體單元來分析箱形梁橋的方法。鑒于箱形截面構(gòu)造的復(fù)雜性，本文主要側(cè)重了該方法在有限元分析過程中的算法研究。在工程數(shù)值軟件MATLAB平臺上編制了部分程序，為預(yù)應(yīng)力箱形梁空間計算分析這一課題做了一些前期的準(zhǔn)備工作。 首先深入研究了預(yù)應(yīng)力鋼束幾何形態(tài)的描述方法，重點介紹

3、了導(dǎo)線法，對空間預(yù)應(yīng)力鋼束的描述和定位進行了分析。為考慮普通鋼筋的影響及其雙向配筋率的不同，提出了含“正交異性鋼筋膜”的六面體實體單元，并推導(dǎo)了其鋼筋膜的剛度矩陣。 其次，根據(jù)規(guī)范討論了計算預(yù)應(yīng)力鋼束的各項預(yù)應(yīng)力損失，由等效荷載的概念，提出一個便于編程的等效荷載計算方法，并給出了計算流程圖。 研究了建立箱梁實體單元模型的方法，編制了能夠準(zhǔn)確、可控地生成箱梁實體模型的程序。最后以幾個箱梁的實例驗證了箱梁生成程序的可靠性。