斜交箱梁桥有限元计算分析
桥梁有限元仿真分析计算
有限元模型
有限元法的基本思想就相当于高等数学中的微积分。例如：求某复 有限元法的基本思想就相当于高等数学中的微积分。例如： 杂区域的面积，按照数学方法是先将复杂区域的面积分为小块， 杂区域的面积，按照数学方法是先将复杂区域的面积分为小块，然后按 一定的方法对这些小块进行叠加求和，构成积分的计算式进行计算。 一定的方法对这些小块进行叠加求和，构成积分的计算式进行计算。
（2）单元集合 ） 按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。 按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。在弹性 力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒，建立内部单元 力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒， 与外界作用之间的联系。 与外界作用之间的联系。 在结构力学中，如以某一杆件为单元， 在结构力学中，如以某一杆件为单元，利用杆件与杆件之间联结的 节点的变形协调条件与力的平衡关系， 节点的变形协调条件与力的平衡关系，则确定结构中各个单元与外部作 用相联系，即形成一组线形方程。 用相联系，即形成一组线形方程。 也就是单元集合是将单元总装形成离散域的总矩阵方程（ 也就是单元集合是将单元总装形成离散域的总矩阵方程（联合方程 ），反映对近似求解域的离散域的要求 反映对近似求解域的离散域的要求， 组），反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足 一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（ 一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（可 能的话）连续性建立在结点处。 能的话）连续性建立在结点处。
由此可见，单元分析就是对单元构造一个适合的近似解， 由此可见，单元分析就是对单元构造一个适合的近似解，即推导有限 单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数， 单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某 种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（ 种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（结构力学 中称刚度阵或柔度阵）。 中称刚度阵或柔度阵）。
常用的斜交箱形框架桥应力分析及简化设计
筋
画 馏题
图４
哇
曲强 ．
我 们 对 钢 筋 数 量 的 计 算 是 按 尼 尔 森 （ ｉ ｅ ） 配 筋 办 法 来 计 算 ， 考 虑 钢 筋 设 Ｎｅｓｎ 的 ｌ 除 置方 向的 弯 矩 外 ， 还考 虑 了该 处 扭 矩 影响 ， 但 铁 四院 斜板 试 验 实 测 的 应力 与 未 按 计 及扭 矩 部 分 计 算 所 得 结 果 较 接 近 ， 使 将 来 受 拉 区 即 混 凝 土 困疲 劳 等 原 因开 裂 ， 筋 的 应 力 也 不 钢
的 ， 钢 筋 混 凝 土 是 一 种 各 向异 性 的 非 匀 质 而
出最 大 、 小 值 ， 制 包 络 图进 行配 筋 。在 平 最 绘 时 设 计 工 作 中 是 不 可 能 每 个 桥 都 这 样 进 行 的 。本 文 试通 过 郑 州枢 纽 下 行 峰 下 桥 和 衡 阳 市 东 风路 立 交 桥 的应 力分 析 揭示 此 类 结构 的 受 力 特 征 ， 归 纳 出一 个 简便 易 行 又 安 全 可 井 靠 的 简化 计 算 办法 ， 于 日常设 计 工 作 。 用
４ 由 于 箱 形 框 架 两 侧 恒 载 水 平 土 压 不 ． 等． 整个 框架 顶 部 向 短边 方 向 推 移 ， 扭 转 情 但 况不 严重 ． 长边 墙 二 端 位 移 相 差 ２ ， ０ 短边 墙 二 端 位 移 相 差 仅 １ ． 个 长 、 边 墙 横 Ｏ 整 短 向弯 矩 和 扭 矩 都 不大 ＋ 且 很 均 匀 ． 而 但框 架 弯 矩 图 受 此 侧 移影 响 ， 边 墙 顶 部 负 弯 矩 较 平 短 均 值 增 大 ５ 左 右 ， ｏ 长边 墙 顶 部 负 弯 矩较 平 均值 小 。 这 些 结 论 与武 汉工 业大 学 所 做 双孔 斜 交 箱 形 桥 的光 弹 试 验 分析 相吻 合 。
桥梁的有限元分析
基于有限元模式下的桥梁结构分析前言有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的计算方法。
有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。
自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法（Galerki n）或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。
基本思想：由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。
关键词结构划分分割单元分析一有限元运用原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。
从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
二有限元运用步骤步骤1:剖分：将待解区域进行分割，离散成有限个元素的集合•元素（单元）的形状原则上是任意的.二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间可采用四面体或多面体等•每个单元的顶点称为节点（或结点）步骤2:单元分析：进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数步骤3:求解近似变分方程用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。
有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆件；连续体的单元是各种形状（如三角形、四边形、六面体等）的单元体。
每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。
根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解。
有限元法已被用于求解线性和非线性问题，并建立了各种有限元模型，如协调、不协调、混合、杂交、拟协调元等。
斜交钢箱梁桥顶推施工过程受力分析
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第03期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.03.035斜交钢箱梁桥顶推施工过程受力分析陈小飞1，孙本科1，任学强1，李志成2，马志敏1（1.浙江交工集团股份有限公司，浙江杭州310000；2.河海大学土木与交通学院，江苏南京210098）摘要：以某跨越高速公路改建工程为背景，为得到斜交钢箱梁桥在顶推施工中的受力特征，对钢箱梁主梁在不同顶推施工工况下的受力状态进行有限元模拟，并提取相应数据进行对比分析。
结果表明，各工况下的最大应力值分别为246.1 MPa、234.1 MPa和165.1 MPa，均未超过所用钢材的强度设计值，符合规范与设计要求；主桥在顶推过程中的最大应力值出现在腹板构件上，现场顶推时应对腹板构件进行重点监测，防止出现失稳现象；支架斜交布置会出现较严重的应力集中现象，对主桥的局部受力有着不利影响，顶推过程中需重点关注。
关键词：钢箱梁；有限元分析；顶推施工；三跨连续梁桥中图分类号：U445.4 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）03-0121-0321世纪以来，随着中国经济的不断腾飞，跨既有线路桥梁日益增多，钢箱梁顶推施工技术的应用可消除桥梁施工过程对既有公路的影响，并且施工工艺相对简便，工程造价较低。
通过研究桥梁顶推施工对结构的不利影响，可以提升顶推施工的施工质量和安全性。
依据桥梁的具体构造形式与特点，找到影响桥梁顶推施工的最不利影响因素，对桥梁工程的顺利施工和安全开展具有实际的指导意义。
李伟（2021）[1]基于BIM技术原理，对钢箱梁节段拼装进行建模分析，提出了一种变截面连续钢箱梁拼装施工新技术，即“卧装反造法”3+1模式施工技术，有效消除了节段间拼装误差；顾正涛（2021）[2]以某既有钢箱梁桥为例，通过有限元软件建模，对钢箱梁桥的受力性能进行分析，并提出了相应的加固方案，通过对比不同的加固方案，对结构刚度、顶底板应力等的加固改善状况得出相应结论；周叶飞（2009）[3]以杭州江东大桥主桥的钢箱梁（单箱三室）顶推施工为背景，进一步分析了顶推施工过程中钢箱梁的受力特性，解决了大跨度变曲率竖曲线顶推工艺的特殊要求，为顶推施工的安全进行了有效指导；宋延旭（2010）[4]对顶推施工中钢箱梁、临时墩及永久墩的受力状态进行了研究，提出了一种新的思路，解决了顶推施工过程中下部结构的受力分析。
斜拉桥扁平钢箱梁空间有限元分析
ｗｅｅａ ａｙ ｅ ．ｎｏ ｄ ｒ ｏｃ ｎ ｉｅ ｅａ ｅｔｏ ｓｏ ｅａ ｊｃ ｎ ｏ ｅｏ ｔ ｆｈ ’ｉ ｅ ｅ ｔ ｎ ｔｅｉｔｍａ． ｒｅ ｆ ｒ ｎ ｌｚ ｄ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｒｔ ｆ ｃｉｎ ｆｔ ｄａ ｅ ｔ ｎ ｕ ｅｇｒ ｒｓｃｉ ．ｈ ｅ １ｆ ｃ ｓ ｔ ｄ ｈ ｈ ｚ ｏｔ ｄ ｏ ｎ ｏ ｏ
ｐｒｉ ｅｉｎ Ｔ ｅ ａ ｓ ｅ ｂ ｘｇｒｅ ａ ｅ ｏ ｐｒａ ｙ ａ ｌ ｓ ｙ ｄｂｉｇ ｂｅｔｄ ｓ ｒｓｎｅ；ｈ ｎ ｅｃ ａ ｄ ｓ ． ｈ ｔｔ ｌ ｏ —ｉ ｒ ｔｒ ｆ ａ ｉｌ ｂｅ ｔ ｅ ｒ ｅｓ ｊｃｅ ｅｅｔｄ ｔｅ ｉ －ｌ ｔｎ ｇ ｌ ｆ ｅ — ｄ ｐ ｔ ａ ｔ ｌ ｃ －ａ ｄ ｕ ｗａ ｐ ｉ ｆ ｔ ・
文 章编 号 ： １７ －４ ６（０ ００ —０ ２０ ６ １８ ９ 一 １）１０ ３－５ ２
斜 拉桥 扁 平钢 箱 梁 空 间有 限元 分析
宁 立
（ 东 省 公 路勘 察 规 划设 计 院有 限 公 司 ，广 东 广 州 ５ ０ ０） 广 ５ ７ １
摘
要：斜拉桥扁平钢箱梁是空 间复杂受力的结构体系 ，是设计 的关键部位 。本文以一座稀索体系钢箱梁斜
拉桥为背景，建立扁平钢箱梁板壳有限元节段模型 ，对其进行 空间应力分析。考 虑到梁段 以外附近区域 的作
用 ，在 梁 两 端 截 面上 施 加 由 平 面 杆 系 结 构 分 析 所 得 的 端 面 内力 ；另 外 ，恒 载 及 汽 车荷 载也 施 加 在 相 应 的 位 置 ，分析 了扁 平 钢 箱梁 在 最 不 利 荷 载 组合 作 用 下 的 空 间应 力 效 应 ；并 在 考 虑 几何 非 线 性 和 材料 非线 性 的 基 础 上 ，对 扁 平钢 箱 梁 进 行 极 限承 载 力 分析 。为 扁平 钢箱 梁 的 设计 提 供 参 考 。 关键 词 ：桥 梁 工程 ；斜 拉桥 ；扁 平 钢箱 梁 ；有 限元 分 析
斜交简支钢箱梁桥实用计算方法探讨
斜交简支钢箱梁桥实用计算方法探讨高金【摘要】采用Midas Civil2011建立某斜交简支钢箱梁桥的空间单梁模型和梁格模型,采用Ansys10.0建立该桥的板单元模型,阐述三种模型的建模要点,比较三种模型的有限元计算结果,表明梁格法可以较好的模拟斜交钢箱梁,其方法简单易行,计算结果具有足够的精度.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】3页(P60-62)【关键词】梁格;板单元;钢箱梁;斜交【作者】高金【作者单位】上海勘测设计研究建筑市政分院,上海市200434【正文语种】中文【中图分类】U448.21+50 引言随着城市道路和公路建设的发展，钢桥以其特有的优势，被越来越广泛的应用。
与同等跨径的混凝土梁桥相比，钢桥梁高低，可用于解决城市高架桥梁和公路跨线桥的净空不足问题。
而且钢桥便于工厂制造、运输，便于无支架施工，工地安装速度快，能够很大程度的减小施工对桥下通行或通航的影响。
桥梁的建设受所跨河道走向或桥下原有道路线形的制约，使得斜交桥梁不可避免，箱型截面抗扭刚度大、整体性好，因此斜交钢箱梁桥逐渐成为一种常用的桥梁结构型式，对斜交钢箱梁桥的分析和研究也越来越受到设计人员的重视。
1 斜交梁桥分析方法斜交梁桥比正交梁桥受力复杂，主要是因为斜桥受力存在弯扭耦合，斜交梁桥的纵向主弯矩比同跨径同宽度的正交梁桥小，并随斜交角的增大而减小，同时钝角区域反力比锐角区域反力大，某些情况下，锐角区域可能出现负反力。
斜交箱梁桥目前常用的计算方法有以下几种：（1）平面单梁模型法将空间受力简化为平面受力，不考虑斜桥效应和箱梁扭转，主梁和横梁分别单独计算。
该方法仅适用于斜交角度较小且宽跨比较小的箱梁桥，有其自身的局限性。
（2）空间单梁模型法即鱼骨梁模型，模型由一根纵梁和多个支点横梁构成，将全桥质量（平动质量和转动质量）和刚度（竖向抗弯刚度、横向抗弯刚度、扭转刚度）集中在纵梁上，支点横梁起到横向分配反力的作用。
斜交箱梁桥偏载系数的平面杆系有限元计算方法
斜交箱梁桥偏载系数的平面杆系有限元计算方法摘要: 在分析桥梁横向分布影响线和偏载系数的基础上,本文提出了一种应用平面杆系有限元软件来计算斜交箱梁桥的应力、应变和挠度的方法,算例表明了该方法的正确性和实用性。
关键词:斜交箱梁桥,横向分布影响线,偏载系数1 引言横向分布系数是设计计算的首要任务,关系到结构的安全性和可靠性。
对于不同的桥梁结构要采用不同的近似方法来计算荷载横向分布系数。
对于斜交箱梁桥来说,我们不能简单地根据横向分布影响线来分配荷载。
在斜交箱梁桥的计算中,通常都引入偏载系数来考虑偏心荷载对截面内力的影响。
本文根据斜交箱梁桥横截面的特点,确定多个关键点,计算这些关键点的偏载系数,以便得到整个截面的横向分布系数。
此方法结合有限元软件计算,方便准确,有其研究的价值。
根据桥梁荷载横向分布理论,当桥梁纵向受到半波正弦分布荷载作用时,跨中弯矩、挠度、剪力的横向分布规律基本相同,位于同一高度处的弯曲应力与弯矩成比例,据此我们可以按挠度横向分布规律来确定应力横向分布情况。
因此,在计算箱梁桥时先计算在单位半波正弦分布荷载作用下跨中截面某点的挠度横向分布影响线,再计算桥梁在单位半波正弦分布荷载作用下的跨中截面的挠度(此挠度值其实是平均值),挠度影响线各横向位置处的竖标值与挠度平均值的比值,即为荷载作用于处时点的偏载系数(因为内力与挠度比例关系相同),从而可以求出箱梁各点的应力、应变和挠度。
2 计算方法1)计算斜交箱梁在单位半波正弦分布荷载作用下的跨中挠度,以此作为跨中截面的总挠度。
2)取跨中单位长度(1m)箱梁建立有限元模型(横向)计算相应测点位置的挠度横向分布影响线。
3)视作平面杆系结构;4)每个箱型主梁的腹板处用一个1m的支撑杆代替;本来从静力等效的角度,用弹簧代替更简单,但是为了方便求影响线,用一个杆代替,其等效面积为: ( 为单个主梁竖向抗弯惯矩, 为桥梁纵向两跨之间的跨距),惯矩任意非零。
5)支撑杆和底板之间采用铰链连接(通过主从节点实现);6)底板的抗弯惯矩可采用一个大数或用实际值;7)底板上每一个和支撑杆铰接的节点上加上扭转弹簧,模拟梁的抗扭能力,扭转弹簧的刚度为:,对于混凝土, , 为主梁的抗扭惯矩。
斜交箱梁梁长计算
斜交箱梁梁长计算斜交箱梁是一种常用于桥梁设计中的重要结构形式。
它由多个箱梁组成，形状呈斜交交汇，具有较大的梁长。
在桥梁建设中，准确计算斜交箱梁梁长是至关重要的，因为它直接影响到梁的力学性能和建筑安全。
下面将详细介绍斜交箱梁梁长计算的方法和指导意义。
首先，斜交箱梁梁长的计算需要考虑桥梁的布置方式和斜交角度。
常见的斜交箱梁有单箱梁和双箱梁两种形式。
单箱梁由一段连续的箱梁构成，斜交于桥墩上方。
双箱梁由两个箱梁构成，分别斜交于桥墩的两侧。
根据具体情况，选择合适的斜交角度，并综合考虑桥梁的功能和荷载要求。
其次，在计算斜交箱梁梁长时，需要考虑桥梁的应力和变形情况。
根据结构力学原理，斜交箱梁受到的荷载会引起其内力的变化。
为了保证桥梁的承载能力和稳定性，梁长的计算需要满足一定的强度和刚度要求。
通过采用通用的梁理论或数值模拟方法，可以预测斜交箱梁在荷载作用下的应力和变形情况，从而得出合理的梁长数值。
在实际工程中，计算斜交箱梁梁长还需要考虑施工工艺和施工条件。
斜交箱梁的制作和安装是一个复杂的过程，需要综合考虑施工的可行性和经济性。
在设计阶段，要根据实际情况合理安排梁的支座位置和跨度，以减小梁体的变形和扭曲。
此外，还需考虑施工所需的起重设备和施工工期，以确定合适的梁长范围。
总之，斜交箱梁梁长的计算对于桥梁设计和施工至关重要。
合理的梁长设计可以保证斜交箱梁的力学性能和建筑安全，同时也可以提高桥梁的使用寿命和经济效益。
因此，在进行斜交箱梁设计时，应结合具体条件和要求，综合考虑梁的布置方式、应力变形情况和施工工艺要求，确保得出准确可靠的梁长数值。
只有这样，我们才能打造出更加安全可靠、耐久美观的斜交箱梁桥梁工程。
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第11卷第3期中国水运V ol.11
N o.3
2011年3月Chi na W at er Trans port M arch 2011
收稿日期：2011-02-25作者简介：易
辉（），男，湖北省嘉鱼县人，招商局重庆交通科研设计院有限公司工程师，硕士，主要从事桥梁
设计与研究。
斜交箱梁桥有限元计算分析
易
辉
（招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067）
摘
要：文中在讨论斜交箱梁受力特性的基础上，研究了斜交箱梁的有限元分析方法，并依据工程实例建立有限元
模型，对计算结果进行对比分析，为同类桥梁结构分析提供参考。
关键词：预应力混凝土斜交箱梁；有限元；分析中图分类号：U 441.5
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2011）03-0063-02
在高等级线路跨线桥、立交桥及城市桥梁设计中，由于周围环境条件的限制，往往会采用斜交桥、曲线桥及异形桥等复杂桥梁。
预应力混凝土斜交箱梁能够改善被交道路的线型，有利于改善桥下行车视距，跨线桥斜交斜做能够有效的减小跨径、降低梁高，从而降低造价。
在实际设计中，预应力混凝土斜交箱梁被广泛用于斜交跨线桥中。
由于斜交箱梁桥的结构受力分析比正交箱梁桥复杂得
多，如何计算预应力斜交箱梁的内力并根据内力包络图进行配索，使桥梁结构安全、合理、经济的关键环节。
一、工程背景
某立交A 匝道桥全长60.00m ，上部结构采用44m 预应力混凝土连续箱梁，下部结构桥墩采用柱式墩，桩基础，桥台采用重力式桥台，明挖扩大基础，桥纵坡位于4.5%~-3%上，桥面横坡为2%双向坡。
桥梁为整幅，标准宽度15.5m 。
箱梁采用单箱三室直腹板等截面箱梁，梁高为2.40m 。
二、斜交箱梁的基本受力特征
由于斜交箱梁几何构造上的特殊性，决定了在受力上比正交箱梁桥具有更复杂的特点：
（1）由于斜交箱梁的横梁中心线与箱梁的纵向中心线斜交，箱梁桥即使在对称荷载作用下，除产生弯矩内力外还要产生扭矩，发生弯扭耦合作用。
（2）斜交箱梁桥弯扭耦合作用的直接后果是跨中弯矩比同等跨径的正交桥小，可是横向弯矩却远大于同等大小的正交桥。
（3）斜交箱梁桥在支承边上的反力分布很不均匀，钝角区域出现的反力比锐角区域大好几倍，甚至锐角区域可能会出现负反力。
三、斜交箱梁有限元分析方法
斜交箱梁的常用计算方法有梁单元法、梁格法、板壳单元法、三维实体单元法等，随着计算机性能的快速发展，这些方法均可通过计算机程序实现数值分析，应用于工程实际。
1．梁单元法
传统的计算方法主要是采用平面杆系程序用梁单元来模拟斜交箱梁桥，通常计算模型都以箱梁轴线或路线设计线的跨径为依据建模，此种方法虽然能够粗略的计算箱梁内力，
但对于箱梁端部约束方式及结构受力无法真实模拟，从而计算失真。
2．梁格法
梁格法是分析桥梁上部结构比较实用的空间分析方法。
它具有概念清晰、易于理解和使用的特点。
梁格法的思想是将上部结构用一个等效梁格来模拟。
将桥梁上部结构模拟成
由纵梁、横梁组成的梁格体系以后，梁格体系的计算可利用
空间杆系有限元的计算方法。
梁格法能从一定程度上反映箱梁受力的空间效应，对于多箱多室的箱梁有较高的实用价值，但也存在一些的不足：（1）对于单箱单室宽箱梁，由于梁格法仍然是建立在空间梁单元的基础上的，对于这一类形的箱梁空间效应反映十分有限；（2）纵向梁格和横向梁格的截面特性需要自行计算，由此带来不便；（3）虚拟横向梁格的设置具有较大的随意性。
3．板壳单元法
采用板、壳有限元对预应力混凝土箱梁进行离散，当板壳单元足够密的时候，可以反映桥梁结构的各种受力行为，如弯曲变形，扭转变形和局部变形。
对于精确分析箱梁的受力特征，板壳有限元能起到比较好的效果。
应用板壳有限元分析预应力混凝土箱梁的难点在于：（1）预应力模拟、预应力损失模拟、施工过程模拟十分不便；（2）由于板单元采用的是箱梁的顶板、腹板、底板的中性面位置，因此预应力索在顶板、底板中的上下位置和在腹板中的横向位置对分析结果不产生任何影响，这显然是不符合实际的。
4．三维实体单元法
对于研究箱梁空间效应来说，三维实体单元法相比前述方法，是更为精确的一种方法。
目前预应力混凝土三维实体模型的研究，主要将预应力混凝土分析分为两类：即分离式和整体式。
分离式就是将混凝土和力筋的作用分别考虑（脱离体），以荷载的形式取代预应力钢筋的作用，典型的如等效荷载法；整体式是将二者的作用一起考虑，独立的单元模拟力筋的方法。
当桥梁宽跨比较大、截面异形时，简化为杆单元的假定的适用条件不再满足，横截面变形不可忽略，三维实体单元分析能较好地反映箱梁结构的整体刚度和变形协调性，计算精度较高。
1979-
64
中国水运
第11
卷
四、计算结果分析
分别按照梁单元法、梁格法和三维实体单元法建立A 匝道桥有限元模型，按照实际施工阶段施加预应力及其他荷载，有限元模型见图1~图3。
图1梁单元法模型
图2
梁格法模型
图3
三维实体单元法模型
以上分析方法均按照箱梁的实际边界条件和施工阶段建立模型，其中三维实体单元法预应力钢束采用嵌入式钢筋（钢筋单元＋母单元）模拟，按规范考虑摩擦损失、钢筋回缩损失、弹性变形损失、收缩和徐变损失。
根据计算分析，得到A 匝道桥成桥阶段的支座反力、挠度和应力计算结果如表1~表3所示。
表1
支座反力计算结果比较表
支反力（单位：k N ）
计算模型
左1
左2左3右1右2右3梁单元法138.98054.1-155.1-120.37984.3173.7梁格法3191.83293.23393.83393.83293.33191.9三维实体单元法
3262.5
3292.1
3324.2
3335.7
3292.2
3250.9
注：表中支座受压为正，受拉为负。
表2成桥阶段挠度计算结果比较表
边腹板挠度（单位：mm ）
中腹板挠度（单位：mm ）
计算模型
L/4处
L /2处L/4处L/2处梁单元法0.7 4.70.7 4.7梁格法611.6 5.811.4三维实体单元法
5.7
10.5
5.2
10.3
注：表中挠度值向下为正。
表3成桥阶段应力计算结果比较表
边腹板下缘应力
（单位：MPa ）中腹板下缘应力（单位：MPa ）计算模型
L /4处
L/2处L /4处L/2处梁单元法-9.2-4.6-9.2-4.6梁格法-7.9-5.4-8-5.2三维实体单元法
-7.5
-5.7
-7.7
-5.6
注：表中应力值拉应力为正，压应力为负。
由以上分析果可知，梁格法和三维实体单元法计算结果较为接近，而梁单元法得到的计算结果差异较大。
梁单元模型不能体现斜交箱梁中腹板和边腹板的受力不一致，且采用相同的支座刚度模拟边界条件，梁单元计算的支反力分布不均，与桥梁结构受力行为不相吻合。
五、结论
通过对本桥有限元模型计算结果的对比分析，可以得出如下结论：
（1）经计算分析可以得出斜交箱梁的受力与正交箱梁有较大的差异，利用传统的平面杆系程序分析必然会带来较大的误差，甚至错误的结果，而利用梁格法和三维实体单元法分析结果与结构实际受力行为比较接近。
（2）梁格法分析斜交箱梁比较准确，采用此方法分析有助于较快地对此类桥型进行合理的设计。
合理的划分梁格、设置虚拟横向梁格，准确计算梁格截面特性是提高梁格法计
算精度的关键。
（3）三维实体单元法能精确、全面的反应斜交箱梁的受力特性，但是建模费时费力，基于梁格法计算结果进行设计也是完全合理的。
参考文献
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