大跨连续刚构桥0号块空间应力分析

１５钢绞线，顶板横向预应力采用 Φｓ１５２－３钢绞线， 腹板 竖 向 预 应 力 及 横 隔 板 横 向 预 应 力 均 采 用 Φｓ１５２－４钢绞线。有限元模型中预应力钢筋采用 ＬＩＮＫ８单元，０号块中钢束布置情况如图 ３所示。
图 ３ ０号块预应力钢筋单元布置情况
图 ２ ０号块局部分析模型
０号块中预 应 力 钢 束 较 为 密 集，局 部 模 型 中 建 立了穿过 ３号块的顶板束、腹板下弯束、腹板竖向预 应力钢束及墩顶横隔板横向预应力钢束，其中顶板 束采用 Φｓ１５２－１９钢绞线，腹板下弯束采用 Φｓ１５２－
ＬＩＮＫ８单元可以通过降温法和初应变法［２］来模 拟预应力，本文采用设置 ＬＩＮＫ８单元实常数中的初 应变选项值来模拟预应力的施加。
在传统的杆系有限元中，预应力混凝土传统的 分析方法是将力筋的作用以荷载的形式作用于结 构，即所谓 的 “等 效 荷 载 法 ”［３］，但 对 于 实 体 结 构 并 不适用，实体计算常常采用“实体力筋法”［４］。该方 法的难点在于如何考虑预应力钢筋单元和混凝土实 体单元的耦合。在耦合处理上比较常见的方法有实 体切分法、节点耦合法及约束方程法，本文采用约束 方程法。该方法在预应力筋与混凝土单独分网后， 只需选择力筋节点，通过 ＣＥＩＮＴＦ命令自动选择在
０号块长度为 １４ｍ，毗邻的 １号、２号及 ３号块 分段长度均为 ２５ｍ，顶板厚度为 ０３ｍ，翼缘板及 顶板加腋均做了 ２次倒角处理，腹板厚度 ０８ｍ。
收稿日期：２０１７－０８－２９ 作者简介：燕海蛟（１９８４—），男，湖北省郧阳区人，硕士，工程师。
３８Βιβλιοθήκη 公 路 交 通 技 术 第 ３４卷
第 ３４卷 第 ２期
公 路 交 通 技 术
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ２
２０１８年 ４月
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔ
Ａｐｒ２０１８
ＤＯＩ：１０１３６０７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｌｊｔ．２０１８０２００９
大跨连续刚构桥 ０号块空间应力分析
连续刚构桥设计中，墩顶 ０号块是设计中的关 键部位。０号块区段通常梁高较大，顶底板、腹板及 横隔板之间存在不同形状的承托倒角，空间构造较 为复杂，且纵向、横向、竖向预应力管道布置集中，钢 筋密集，其受力呈复杂的三维应力状态，往往是杆系 计算的应力盲区，若基于平面杆系模型进行受力分 析将导致计算 结 果 与 实 际 情 况 存 在 较 大 差 异。 同 时，０号块作为悬臂施工的起点和基础段，也是全桥 最大悬臂阶段及成桥运营阶段的核心受力构件。为 防止 ０号块梁段在施工阶段及成桥运营阶段出现压 溃、开裂过多等影响结构安全的状况，对其进行空间 受力分析具有非常重要的意义。
本文以某大跨连续刚构桥的 ０号块为研究对 象，选取施工阶段及运营阶段的最不利工况，对 ０号 块空间应力进行分析。
１ 工程概况 某大跨径预应力连续刚构桥，跨径布置为 １１２
ｍ ＋２１０ｍ＋１１２ｍ；３跨变截面连续箱梁，梁底曲线采 用 ２次抛物线，跨中及边跨现浇段梁高 ４６ｍ，墩顶 ０号块位置梁高 １３１ｍ，梁宽 １５ｍ，悬臂长度 ３５ ｍ，顶板厚度 ０７ｍ，底板厚度 １２ｍ，腹板厚度 １３ ｍ，双肢薄壁墩顶设置 ２道上窄下宽的变厚度的横 隔板，其厚度由 １５ｍ渐变为 ２５ｍ，隔板处设置 ２ ｍ×１ｍ的内八角过人洞。０号块底板正中位置设有 １个直径 １２ｍ的圆形检查孔，具体构造信息如图 １ 所示。
（ａ）０号块剖断面 （ｂ）墩顶 Ａ－Ａ断面 单位：ｃｍ
图 １ ０号块构造
主梁采用 Ｃ６０混凝土，主墩采用 Ｃ５０混凝土， 按照全预应力构件进行设计。
２ 有限元模型 ２１ 建立局部分析模型
采用 ＡＮＳＹＳ建立 ０号块局部有限元模型，根据 圣维南原理 ［１］，０号 块 的 应 力 分 布 受 其 附 近 区 域 的 应力影响较大，而远离 ０号块区域的应力状态对其 影响较小。局部模型中主梁选取 ０号块至 ３号块区 段的梁体，双肢薄壁墩选取墩底 ２０ｍ范围内的墩身 作为隔离体进行分析。通过 ＡＰＤＬ语言建立 ０号块 局部分析模型，实体单元有限元模型如图 ２所示。
燕海蛟，安永日
（招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 ４０００６７）
摘 要：以某大跨连续刚构桥 ０号块为研究对象，采用 ＡＮＳＹＳ大型有限元程序建立 ０号块实体模型，选取施工阶段 及运营阶段的最不利工况，分析 ０号块空间应力情况。计算分析表明：０号块总体应力水平较为合理，但局部区域存 在应力集中，设计中宜进行局部优化。 关键词：连续刚构；０号块；空间应力 文章编号：１００９－６４７７（２０１８）０２－００３７－０７ 中图分类号：Ｕ４４８２３ 文献标识码：Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＳｐａｔｉａｌＳｔｒｅｓｓｏｆＢｌｏｃｋ０ｏｆＬｏｎｇ－Ｓｐａｎ ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄＦｒａｍｅＢｒｉｄｇｅ
ＹＡＮＨａｉｊｉａｏ，ＡＮＹｏｎｇｒｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇＢｌｏｃｋ０ｏｆａｃｅｒｔａｉｎｌｏｎｇ－ｓｐａｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ Ａｎｓｙｓｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍ ｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｂｕｉｌｄｅｎｔｉｔｙｍｏｄｅｌｏｆＢｌｏｃｋ０，ａｎｄｔｈｅｍｏｓｔ ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔａｇｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｐａｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｆ Ｂｌｏｃｋ０．ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｏｆＢｌｏｃｋ０ｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｒｅａｓｏｎａｂｌｅ， ｂｕｔｔｈｅｒｅｉｓｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｏｍｅａｒｅａ，ａｎｄｉｔｉｓａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｏｃｏｎｄｕｃｔｌｏｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｉｇｉｄｆｒａｍｅ；Ｂｌｏｃｋ０；ｓｐａｔｉａｌｓｔｒｅｓｓ