预应力混凝土连续梁桥施工阶段内力分析
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摘要
预应力混凝土连续梁桥因其优越的结构体系成为当今一种广泛采用的桥梁形式。预应力混凝土连续梁桥广泛采用悬臂浇筑法进行施工,桥梁结构在施工期内会产生复杂的内力与位移变化,为确保施工质量与安全,必须对桥梁进行内力分析,由于施工条件的制约,对桥梁施工阶段进行实时监控有一定困难,因此,桥梁施工阶段的数值模拟就具有重要意义,正确的模拟既能在理论上分析桥梁施工阶段的内力状况,又能给工程设计与施工提供参考。
本文阐述了桥梁的构造与受力特点以及空间分析的一般方法,详细介绍了桥梁施工过程的结构分析方法、运用数值方法分析桥梁施工工况的一些模拟假定。
本文介绍了运用大型通用有限元程序ANSYS对桥梁施工阶段数值模拟的具体方法与步骤,总结了具有复杂钢筋分布的箱梁桥在ANSYS中的建模方法、单元类型的选取、网格划分的技巧、预应力钢筋的模拟方法以及预应力效应的模拟,比较了各种方法在分析该桥型上的优劣,并以某铁路预应力混凝土连续梁桥为例,采用实体单元,耦合钢筋与混凝土节点,采用初应变法施加预应力、模拟预应力效应,施加约束,实现在ANSYS中该桥梁悬臂施工期和合拢阶段的三维有限元仿真分析,然后将计算结果分别与桥梁专用有限元软件MIDAS／Civil计算结果、现场钢筋张拉试验数据进行了对比与分析,其结果表明,运用ANSYS对预应力混凝土连续梁桥施工阶段的三维数值模拟是可行的。
The prestress concrete continuous girder bridge is one of the most widely used in bridge engineering because of its excellent structural system. The long-span prestress concrete continuous girder bridge widely adopts symmetrical cantilever pouring construction. During the process of the balanced cantilever construction, the inter force and displacement of the bridge are changed sophisticated. To ensure safety and quality during the construction, the construction simulation and monitoring must be carried out. As the construction conditions, there are certain difficulties in monitoring the bridge during the construction stage, accordingly the construction simulation is important in the bridge construction stage. The correct simulation not only could analyze the bridge construction internal forces theoretically, but also provide some references for engineering design and construction.
The paper describes the makeup, force characteristics and the general spatial analysis methods of the bridge. It detailed introduces the structure analysis methods of the bridge construction process, and some simulation assumptions of analyze bridge construction conditions by using numerical analysis method.
The paper introduces the specific methods and steps of the numerical simulation of the bridge construction stage by using the FEM software ANSYS. Based on ANSYS, the paper summarizes the modeling methods, element type selection method, mesh techniques, prestress steel simulation methods and the prestressing effect simulation methods of the box-girder bridge which has a complex steel distribution. It compared the advantage and disadvantage of various methods to analyze the box-girder bridge. By taking a certain prestress concrete continuous girder bridge as a project, selected solid element type, coupled steel and concrete nodes, simulation prestressing effect by applied the initial strain method, define loads, the construction process of prestressed concrete continues girder bridge is simulated and calculated, and the analysis results are compared with those of MIDAS/Civil's calculation and test date, which shows that the numerical simulation of the construction process of the bridge with ANSYS is viable.
本文阐述了桥梁的构造与受力特点以及空间分析的一般方法,详细介绍了桥梁施工过程的结构分析方法、运用数值方法分析桥梁施工工况的一些模拟假定。
本文介绍了运用大型通用有限元程序ANSYS对桥梁施工阶段数值模拟的具体方法与步骤,总结了具有复杂钢筋分布的箱梁桥在ANSYS中的建模方法、单元类型的选取、网格划分的技巧、预应力钢筋的模拟方法以及预应力效应的模拟,比较了各种方法在分析该桥型上的优劣,并以某铁路预应力混凝土连续梁桥为例,采用实体单元,耦合钢筋与混凝土节点,采用初应变法施加预应力、模拟预应力效应,施加约束,实现在ANSYS中该桥梁悬臂施工期和合拢阶段的三维有限元仿真分析,然后将计算结果分别与桥梁专用有限元软件MIDAS／Civil计算结果、现场钢筋张拉试验数据进行了对比与分析,其结果表明,运用ANSYS对预应力混凝土连续梁桥施工阶段的三维数值模拟是可行的。
The prestress concrete continuous girder bridge is one of the most widely used in bridge engineering because of its excellent structural system. The long-span prestress concrete continuous girder bridge widely adopts symmetrical cantilever pouring construction. During the process of the balanced cantilever construction, the inter force and displacement of the bridge are changed sophisticated. To ensure safety and quality during the construction, the construction simulation and monitoring must be carried out. As the construction conditions, there are certain difficulties in monitoring the bridge during the construction stage, accordingly the construction simulation is important in the bridge construction stage. The correct simulation not only could analyze the bridge construction internal forces theoretically, but also provide some references for engineering design and construction.
The paper describes the makeup, force characteristics and the general spatial analysis methods of the bridge. It detailed introduces the structure analysis methods of the bridge construction process, and some simulation assumptions of analyze bridge construction conditions by using numerical analysis method.
The paper introduces the specific methods and steps of the numerical simulation of the bridge construction stage by using the FEM software ANSYS. Based on ANSYS, the paper summarizes the modeling methods, element type selection method, mesh techniques, prestress steel simulation methods and the prestressing effect simulation methods of the box-girder bridge which has a complex steel distribution. It compared the advantage and disadvantage of various methods to analyze the box-girder bridge. By taking a certain prestress concrete continuous girder bridge as a project, selected solid element type, coupled steel and concrete nodes, simulation prestressing effect by applied the initial strain method, define loads, the construction process of prestressed concrete continues girder bridge is simulated and calculated, and the analysis results are compared with those of MIDAS/Civil's calculation and test date, which shows that the numerical simulation of the construction process of the bridge with ANSYS is viable.
引文
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