波纹钢腹板混凝土叠合梁桥空间网格分析
双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性分析
双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性分析双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性分析随着社会经济的发展，人们对于桥梁的要求也越来越高。
作为交通运输的重要组成部分，桥梁的安全性和质量至关重要。
在设计和建造桥梁时，准确分析桥梁的扭转特性是确保桥梁稳定性的关键。
本文将对双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性进行分析。
首先，我们来详细介绍一下双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的结构形式。
该桥梁采用双箱单室结构，每个箱体内部为单室结构，并且采用波形腹板设计。
波形腹板的设计有很多优点，比如可以提高桥梁的自重、抗侧倾刚度以及整体刚度，减小桥梁的挠度等。
此外，钢箱-混凝土组合梁的结构形式充分发挥了钢材和混凝土的优点，使桥梁具有较好的整体性能。
接下来，我们开始对该桥梁的扭转特性进行分析。
扭转是指在双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥受到外力作用时，桥梁产生的旋转变形。
扭转会导致桥梁变形甚至破坏，因此对于该特性的分析是非常重要的。
首先，我们可以通过有限元分析对桥梁的扭转特性进行模拟。
有限元分析是一种常用的结构分析方法，可以很好地模拟和预测结构的响应。
通过建立该桥梁的有限元模型，并施加扭矩荷载，可以得到桥梁的扭转响应和变形情况。
其次，我们可以通过理论计算方法对桥梁的扭转特性进行分析。
我们可以使用梁理论中的截面扭转常数和截面抵抗矩来计算桥梁的扭转刚度。
同时，我们还可以通过应变能法来计算桥梁的扭转刚度和扭转角。
最后，我们还可以进行现场实验来验证桥梁的扭转特性。
通过在实际桥梁上施加扭矩荷载，并通过测量得到桥梁的变形和响应情况，可以验证理论计算和有限元模拟的准确性。
通过对双箱单室波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的扭转特性进行分析，可以帮助我们更好地理解桥梁的结构行为。
同时，在设计和施工阶段，也可以通过这些分析结果来优化桥梁的结构，提升桥梁的安全性和稳定性。
总之，在现代桥梁设计和建造中，对桥梁的扭转特性进行准确的分析非常重要。
波形钢腹板抗剪性能仿真分析
波形钢腹板抗剪性能仿真分析1.构建三维模型：使用有限元分析软件构建波形钢腹板的三维模型。
模型包括钢板的几何尺寸和边界条件等信息。
可以根据实际情况添加其他构件，如支座或连接件。
2.网格划分：将波形钢腹板的三维模型划分为若干个小单元，即网格。
网格的划分需要根据分析的要求和模型的几何形状进行合理选择，以确保仿真结果的准确性和可靠性。
3.材料参数定义：定义材料的力学性能参数，如弹性模量、屈服强度和剪切模量等。
这些参数直接影响到分析结果的准确性，需要根据实际情况输入合适的参数值。
4.加载条件定义：根据实际工况定义加载条件，如施加的剪力大小、方向和位置等。
可以对模型施加静载或动力加载，根据需要设置不同的工况。
5.边界条件设定：定义模型的边界条件，如支座的约束和应力约束等。
边界条件的设置需要根据实际情况和分析要求进行综合考虑，以保证仿真结果的合理性。
6.分析求解：对波形钢腹板模型进行有限元分析求解，计算出在加载条件下的应力和位移分布。
可以通过软件提供的分析工具和结果显示功能对分析结果进行查看和评估。
7.结果评估：根据分析结果评估波形钢腹板的抗剪性能。
可以对特定位置和截面进行应力和变形的查看，以判断结构是否满足设计要求。
在进行波形钢腹板抗剪性能仿真分析时，需要注意以下几点：1.确定合理的模型几何形状和尺寸，以保证分析结果的准确性和可靠性。
2.设置合适的加载条件和边界条件，以模拟实际工作状态下的受力情况。
3.确定材料参数的准确性，如弹性模量和屈服强度等。
4.定期检查和验证模型和分析参数的准确性，以确保仿真结果的可靠性。
综上所述，波形钢腹板抗剪性能仿真分析是保证结构安全性和稳定性的重要步骤。
通过有限元分析软件对波形钢腹板进行仿真分析，可以得到结构在剪力作用下的应力和位移分布，从而评估其抗剪性能。
这对于设计和施工工程来说都具有重要意义。
波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲分析及研究
波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲分析及研究波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲分析及研究摘要：近年来，波形钢腹板钢-混组合梁在桥梁工程中得到广泛应用。
钢-混组合箱梁桥极大地提高了桥梁的承载能力和安全性，但其腹板的屈曲问题一直是工程设计中的难题。
本文以波形钢腹板钢-混组合箱梁桥为研究对象，通过理论分析与计算模拟，对其腹板的屈曲性能进行了详细研究，为工程设计提供了参考和借鉴。
1. 引言波形钢腹板的优越性能使其成为了钢-混组合箱梁桥设计中的常用材料。
然而，由于受到一系列复杂的内外力作用，波形钢腹板存在着屈曲问题。
在桥梁设计中，准确预测和分析腹板的屈曲性能对于保证桥梁的工作性能和安全性至关重要。
2. 波形钢腹板的屈曲分析2.1 波形钢腹板的力学特性波形钢腹板作为桥梁上的主要承载构件，其力学特性对桥梁整体的稳定性和承载能力有重要影响。
波形钢腹板一般可视为具有单腹板封闭剖面的圆弧形箱梁，其屈曲性能受到材料特性、截面形状和边界条件等因素的影响。
2.2 腹板的屈曲理论分析对波形钢腹板的屈曲性能进行理论分析，需要考虑其受到的外部荷载和内部约束等因素。
在估计腹板的屈曲荷载时，主要采用了欧拉理论和杆件剪切变形理论。
3. 波形钢腹板的屈曲计算模拟3.1 模型构建与参数设置为了更准确地预测波形钢腹板的屈曲性能，本文采用有限元方法构建腹板的数值模型，并根据实际工程参数设置模拟条件。
3.2 结果与讨论根据屈曲计算模拟结果，通过对波形钢腹板受力分析和屈曲变形的研究，可以得出桥梁荷载对腹板屈曲性能的影响规律。
并通过对比不同参数和加载条件下的模拟结果，发现腹板的屈曲性能与钢板的高度、材料特性、截面形状等因素密切相关。
4. 屈曲控制措施研究为了改善波形钢腹板的屈曲性能，针对其腹板存在的问题，本文提出了一些有效的控制措施，如增加腹板的刚度和加强边界约束等方法，以提高波形钢腹板的整体稳定性和承载能力。
5. 结论通过对波形钢腹板钢-混组合箱梁桥的腹板屈曲性能进行分析与研究，本文对于工程设计提供了一定的参考和借鉴。
波形钢腹板钢?混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析
波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析波形钢腹板钢−混凝土简支组合箱梁(以下简称波形钢腹板组合箱梁)的腹板较薄，抗扭刚度、延性等力学性能较高。
与平腹板相比，其所需腹板加劲肋大大减少，有着更轻的自重和更优的经济效益，在桥梁和建筑结构中应用广泛[1−3]。
波形钢腹板组合箱梁的抗弯承载力是结构设计分析中的关键力学性能指标之一，因此对波形钢腹板组合箱梁的抗弯承载力进行试验研究，并在此基础上进一步开展有限元建模及理论分析十分重要。
自20 世纪80 年代以来，波形钢腹板在土建行业，尤其是桥梁和建筑的应用与研究开始快速发展，目前关于波形钢腹板组合箱梁受力性能的研究已取得了一些成果。
JOHNSON 等[4]建立了波形钢腹板梁的有限元模型，提出了计算波形钢腹板有效剪切模量的方法，在参数分析的基础上得出波形钢腹板的剪切模量约为平钢腹板剪切模量的0.9 倍的结论。
吴文清等[5]在试验研究的基础上，总结了波形钢腹板组合梁截面的正应变分布规律，并提出弹性阶段波形钢腹板组合梁截面的正应变符合“拟平截面假定”的结论。
KIM 等[6]以腹板波形为主要参数，进行了波形钢腹板预应力组合梁的抗弯试验，由结果分析发现波形钢腹板的“手风琴效应”能增强结构抵抗局部和平面外屈曲的能力，且波形钢腹板的倾斜板会产生轴向应力，从而提高钢梁与混凝土板之间共同工作的能力。
林梦凯等[7]通过室内模型静载试验与有限元建模，对波形钢腹板的手风琴效应进行了深入的分析，并得出适度调整波形钢腹板的尺寸可以使手风琴效应更加明显的结论。
聂鑫等[8]提出将受拉的混凝土底板替换成钢板的新型构造形式，并进行了抗弯承载力试验研究，结果表明，这种新型结构在承载能力、抗裂性能、经济效益等方面均优于传统的波形钢腹板箱梁。
OLIVEIRA 等[9]建立了波纹正弦腹板钢−混凝土连续组合梁的有限元模型，计算了弹性临界弯矩并与已有文献中的数据进行了对比验证。
王鹏[10]在试验研究的基础上进行了有限元建模分析，发现波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应受到跨高比的显著影响。
波形钢腹板箱梁结构及基本力学性能分析
波形钢腹板箱梁结构及基本力学性能分析波形钢腹板箱梁结构及基本力学性能分析摘要波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构形式，传统的预应力混凝土箱梁桥相比还是与加劲的平钢腹板PC箱梁桥相比，它在结构性能、减少工程量、缩短工期以及降低成本等方面具有很大的优势。
本文首先介绍了波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点，然后分析了这种结构的基本力学性能，包括腹板纵向刚度，弯曲及破坏特点，剪应力分布特征及剪切刚度，扭转特性及抗弯性能。
关键词：桥梁工程；波形钢腹板；结构体系；力学性能0前言波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构形式，混凝土集中在了上、下翼缘板等力臂较大的区域，而中和轴附近力臂较小的区域采用了刚度小重量轻的波形钢板，充分利用了钢和混凝土的性能，提高了材料的利用率，大大减轻了箱梁的自重[1-2]。
波形钢腹板PC组合箱梁采用了箱内体外预应力技术，便于桥梁的维修和补强。
波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥与同跨度的高强预应力混凝土桥相比可大大节约成本。
波形钢腹板PC组合箱梁桥巧妙地结合钢和混凝土，提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率，是一种值得推广的新型桥梁结构形式。
1结构体系及特点图1波形钢腹板PC组合箱梁结构示意图目前建成的波形钢腹板组合梁桥，主梁截面形式分为两种：一种是箱形截面，此时两片波形腹板倾斜放置，另一种是工字形截面，此时一片波形腹板竖直放置。
而绝大多数波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥采用了箱形截面，即波形钢腹板PC组合箱梁。
本节将以箱梁为例来介绍波形钢腹板组合梁的结构构造特点。
图1所示为波形腹板组合箱梁的示意，由混凝土顶底板、波形钢腹板、横隔板、体内外预应力钢筋或钢索以及转向块等构成。
通过采用波形形状的钢腹板形成钢板与混凝土的组合箱梁截面体系，能够更加有效地施加预应力。
与预应力混凝土箱梁相比较，在混凝土腹板置换成波形钢板后，箱梁整体的横向刚度及其抗扭刚度都不同程度的减小了，因此，对立面布置、体外索及其横隔梁布置的要求也不同程度地与混凝土箱梁不同。
波形钢腹板PC组合连续梁桥设计
波形钢腹板PC组合连续梁桥设计1 波形钢腹板PC组合箱梁的特点波形钢腹板预应力混凝土（PC）组合箱梁结构是一种新型的钢—预应力混凝土组合结构(图1)。
图1 波形钢腹板箱梁这种组合箱梁结构的特点是：占自重25％左右的腹板采用轻型波形钢板，大幅度减轻了箱梁的自重，使基础工程在内的下部结构减少，从而降低了材料用量和造价。
由于不需要混凝土腹板，相应减少了钢筋和模板的拼装、拆除作业，缩短了工期。
在结构上看，波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土抗压，波形钢腹板质轻、抗剪屈服强度高的优点。
波形钢板最早应用在船舶、集装箱以及机翼地制造中，后来开始应用在民用建筑之中，瑞典早在二十世纪六十年代，就将冷轧波形钢板梁用于较大跨径的屋顶主梁。
这种波形钢腹板因其在轴向为折叠状板，当受到轴向预压力作用时能自由压缩，因此由上、下混凝土翼板的徐变、干燥收缩产生的变形几乎不受约束，从而避免了由于钢腹板的约束作用而造成箱梁截面预应力的损失。
用波形钢板代替平面钢腹板，不仅减轻了箱梁自重，而且也省去了设置纵横向加劲肋的繁杂工艺，钢板的加工更为便利。
与混凝土腹板箱梁相比，仅有十几毫米厚的钢板所能承受的剪力对混凝土腹板来说，将达数十厘米厚，其重量仅为混凝土腹板的1/20左右，同时波形钢板具有很高的抗剪屈曲强度，抗剪的要求很容易满足。
更为重要的是，波形钢腹板有效地解决了传统的预应力混凝土箱梁腹板易出现斜裂缝的问题。
波形钢腹板PC组合箱梁所具有的区别于一般PC箱梁的特点，主要表现在波形钢腹板、体外预应力束布置、波形钢板与上下混凝土板的结合，即抗剪连接件等几方面。
近年来，我国展开了这种结构的力学性能、工程设计和施工方法等方面的研究[1-5]，并已经建造了几座波形钢腹板PC组合箱梁桥。
2 结构设计本桥为上海市中环高架道路上中路越江隧道～申江路济阳路立交SW匝道，为上海市第一座此类桥梁。
该桥为两跨45＋45m等高预应力波形钢腹板PC组合连续箱梁桥。
波纹钢腹板与预应力混凝土梁桥的弯曲性能研究
0引言波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥是近年被提出的一种新型钢-混凝土组合结构桥梁［1］。
在传统的钢-混凝土组合桥梁中，波纹钢腹板可以代替扁平钢腹板。
与扁平钢腹板相比，波纹钢腹板具有更高的平面外刚度，并且不需要设置加劲肋，不仅可以减轻桥梁的重量，还具有较高的抗屈曲性、良好的桥面铺装性能等优点。
同时，波纹钢腹板轴向压缩刚度几乎为零，可以显著提高施工效率。
波纹钢腹板与预应力混凝土梁桥之间的连接部位是波纹钢腹板组合桥的关键传力部位，其结构直接关系到桥梁的承载能力［2］。
连接处通过剪力连接器实现钢腹板与预应力混凝土梁桥的有效连接，连接器主要抵抗水平剪力和垂直拔力。
目前，常用的连接件包括开孔板连接件（PBL ）、螺栓连接件和嵌入式剪力连接件［3］。
近年来的桥梁建设工程中，波纹钢腹板组合箱梁桥通常采用较大的腹板间距，由于波纹钢腹板的平面外弯曲刚度较大，对预应力混凝土梁桥的连接部位产生严重约束，连接部位在荷载作用下会产生较大的横向转角弯矩，因此连接部位必须具有足够的横向弯曲承载力和弯曲刚度。
目前，对波纹钢腹板与混凝土梁桥连接处在横向弯矩作用下的弯曲性能的研究不够丰富，并且近年来桥梁的车辆超载和重型车辆增多等问题日益严重。
在重型车辆偏心载荷等非对称载荷的反复作用下［4］，波纹钢腹板与混凝土梁桥连接处通常会表现出严重的疲劳损伤。
因此，研究波纹钢腹板与混凝土梁桥连接处的静力和疲劳性能具有重要的意义和实用价值。
本文结合实际工程案例，设计了4组共8个1∶1的全尺寸波纹钢腹板和混凝土梁桥连接试件，包括开孔板连接试件、螺栓连接件和嵌入型剪切连接件，并探讨3种不同类型连接试件的横向弯曲静态和疲劳性能，此外分析了横向预应力对双开孔板连接试件横向弯曲静态和疲劳性能的影响，为进一步的工程应用提供参考依据。
1试验材料与方法1.1试样设计对于波纹钢腹板的箱梁桥，由于腹板的平面弯曲刚度大于普通平板，因此在预应力混凝土梁桥与腹板的连接位置存在较大的横向转角弯矩。
波纹钢腹板体外预应力混凝土组合梁桥_宋建永
波纹钢腹板体外预应力混凝土组合梁桥宋建永 王 彤 张树仁(哈尔滨工业大学,哈尔滨 150090) 摘 要 本文首先对波纹钢腹板体外预应力混凝土组合梁桥的发展概况进行了回顾。
并对其结构特点进行了介绍和分析。
关键词 桥梁 组合梁 体外预应力 波纹钢腹板1 概述波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁是国外新兴的一种桥梁结构形式。
它可以看成是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波纹钢腹板三者构成的组合结构,是对传统的体外预应力混凝土箱梁的一种改进。
用波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板或加劲钢腹板,应该说是一个非常大胆新颖的创举。
波纹板最早应用船舶、集装箱以及机翼的制造中。
后来开始应用在民用建筑之中,瑞典早在60的代,就将冷压波纹腹板钢梁用于较大距径的屋顶主梁。
70年代,日本曾将波纹腹板钢梁用于吊车梁。
将波纹板用作桥梁的腹板,这应该是法国CB 公司(Campenon Bernard )的独创。
80年代中期,CB 公司经过大量的理论分析和模型试验研究,将此创意付诸实践,于1986年在法国建成了世界上第一座波纹钢腹板桥———Cognac 桥,腹板应用仅8mm 厚的热轧钢腹板。
在这之后,又相继建成了Maupre 桥和Asterix 桥,以及挪威的Tronko 桥和委内瑞拉的Caracas 桥。
最近刚刚建成的Corniche 桥,是一座7跨连续梁(48+5×80+48),采用悬臂法施工,波纹钢腹板的厚度为8mm 和10mm 。
这种结构在日本也得到了发展,日本PS 株式会社于1993年修建了本国第一座波纹钢腹板预应力混凝土箱梁桥———新开桥,这是一座双箱单室的30m 跨径的简支梁。
另一座波纹钢腹板预应力混凝土连续梁桥———松木七号桥,也正在建设之中。
这座桥总长210m ,共3孔,每孔跨径为45.5m ,采用顶推法施工。
另外,日本在一座连续刚构桥———本谷桥中,也采用了波纹钢腹板。
这是波纹钢腹板第一次应用在连续刚构结构中。
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波纹钢腹板混凝土叠合梁桥空间网格分析一、波折腹板桥简介由法国工程界最早提出的波形钢腹板结构，是用弯成波折形状的钢板代替混凝土腹板，与混凝土顶底板形成组合箱梁体系新型结构，由混凝土顶底板、波折钢腹板、横隔板、体内外预应力钢束等构成。
通过采用折叠形状的钢腹板组成钢与混凝土的组合箱梁截面体系，能够更加有效地施加预应力，如图1.1 所示。
图1.1 波形钢腹板箱梁结构示意波折钢腹板组合箱梁主要利用波折钢腹板较高的抗剪承载性能承担截面剪力，混凝土顶、底板单独承担截面弯矩；通过波折钢板的自由压缩性减小预应力施加量。
波折钢腹板箱梁恰当地将钢、混凝土两种不同材料结合起来，提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率。
波折钢腹板组合箱梁的优越性具体表现在：1)波折钢板充当腹板，使得箱梁自重大为降低，大约可以减轻20%～30%；而可以增大跨径、减少基础用量；2)波折钢腹板纵向刚度较低，因此对上、下混凝土板的徐变、干燥收缩变形不起约束作用，避免预加力向钢腹板的转移，大幅度提高施加预应力的效率；3)波折钢板具有较高的抗剪屈曲能力，因而可以做得很薄，且无需纵横向加劲；4)波折钢腹板制作可以实行工厂化，并且伴随着自重减轻，架设施工容易；5)波折钢腹板使桥梁具有较强的美感，易与周围的环境相协调，是山区、风景区较好的桥型选择；6)采用体外预应力筋方式，可免除在混凝土腹板内预埋管道的烦杂工序，缩短了工期，使施工更加方便，利用传统的施工设备和方法就能完成桥梁的架设，对于因工期受到制约的地区，施工非常有效。
国内外施工完成或在建的波纹腹板桥示例见图1.2~图1.5。
图1.2 法国Cognac桥（mm）图1.3 长征桥图1.4 三道河桥图1.5 鄄城黄河公路大桥二、波纹腹板桥受力特点及分析现状波纹腹板组合梁桥的受力特点主要体现在以下几个方面：1）在活载下单箱多室波纹钢腹板组合箱梁断面各腹板的空间受力分配是计算各道波纹钢腹板受力及其结构设计的关键；2）对于波纹钢腹板叠合梁斜拉桥而言，宽箱截面在斜拉索力传递给整体断面的过程及其结构受荷在断面上表现为受力的不均匀，实质上就是剪力滞效应，且随施工过程结构体系的改变而变化，不能采用一个系数解决；3）横向受力非常关键，横梁与波纹腹板断面的空间受力关系需要解释清楚；4）波纹钢腹板箱梁断面的扭转和畸变是该类型桥梁的分析难点，无法采用传统计算方法解决；5）对于波纹钢腹板组合箱梁断面，特别需要关注混凝土顶板和底板的剪力流产生的水平剪应力，该水平剪应力与正应力将合成为顶板和底板面内的主拉应力和主压应力，主拉应力会引起顶板和底板的斜向开裂，故对顶板和底板主应力的计算、控制和相关的配筋设计非常重要；图2.1 组合梁混凝土顶底板剪应力及斜裂缝示意图6）现行规范体系没有波纹钢腹板组合箱梁断面的极限承载力的计算方法，其受弯和受剪承载力有波纹钢腹板顶底板各自的承载能力决定；而面内配筋方法在现行规范中是缺失的。
而目前对于波折钢腹板组合梁桥的受力分析,常用的计算方法为纵向计算与横向计算分开计算得到结构的纵、横向总体效应，再采用一些大型实体有限元软件计算局部效应。
计算纵、横向总体效应时，往往采用平面杆系或空间杆系计算，叠合梁全断面认为是满足平面假定的，遇到的剪力滞问题通常在计算中引入有效分布宽度来近似解决，遇到的活载偏载也采用偏载系数近似解决。
通过这种方法，各种总体结构反应以及荷载作用可以在总体计算中近似反映出来，如斜拉索的作用、钢－混凝土叠合梁中混凝土顶板和底板的收缩和徐变、桥面的局部温差等效应，计算目的是与现行规范相协调。
下图2.2为针对叠合梁斜拉桥采用的空间杆系半桥鱼骨模型。
图2.2 半桥的鱼骨计算模型采用实体单元建立全桥模型或局部模型的目的是检查钢－混凝土叠合梁截面中的一些局部受力情况，如钢板的应力情况、钢板的局部稳定、钢－混凝土桥面之间界面剪力的分布情况等。
下图2.3为针对波纹腹板箱梁桥建立的实体有限元模型。
图2.3 波纹钢腹板箱梁桥实体模型示意图空间杆系模型缺乏对空间效应的精细化分析，平面梁格法在满足工程精度的条件下，是一种既方便又适用的有限元设计分析手段，为工程技术人员提供了很大方便。
但是由于其等效原理的近似性，计算结果不能准确反映诸如箱型结合梁截面的剪应力分布。
但采用实体分析进行补充计算难以与总体计算完全结合，它难以跟随施工阶段、徐变收缩、活载加载等设计要求的计算，而且分析结果是各种变形下的总体应力结果，与现行规范的内力配筋设计方法不匹配，难以有针对性地加强构造配筋；此外，通过积分获得结构内力的过程复杂繁琐，限制了其在设计中的广泛应用，往往只在局部分析中应用。
可见，运用传统的分析方法无法完全反应前述波纹腹板桥的各个受力特点，同时又解决波纹腹板桥设计的关键问题，因而需要突破采用单梁进行分析和设计的传统方法，运用更加全面的分析方法进行受力分析设计，在完成结构内力和应力分析的同时，结合现有规范完成结构的配筋设计工作。
三、空间网格模型简介混凝土结构的实用精细化分析方法——空间网格模型，将组合梁截面视为由若干块板组成，对每一块板进行梁格划分，用划分后的梁格来等效代替每块板的受力。
相比梁格法，空间网格划分更细。
由于将顶板划分的更密，可以分析出顶板的各梁格在剪力滞效应下的应力，且不用计算有效宽度。
刚性扭转通过空间网格之间的相互共同作用反映在各个梁格的剪应力上，同样可以实现在荷载作用下截面的畸变分析及截面各个板件的横向弯曲变形。
它能够分析组合梁截面在偏心荷载作用下的各种变形形态。
空间网格模型输出的结果是各个梁格的内力、应力及位移，可以方便得到结构不同部位的受力状态，从而有针对性的加强构造配筋，对实际工程的设计分析有重要意义。
图2.4是一个箱梁的空间网格模型示意：顶板、底板和腹板等任何一块板均用一片正交交叉的梁格代替。
这个模型是精细化的模型，可以反映对复杂桥梁结构的受力性能要求，并将融合总体计算和局部计算的优点，克服各自的缺陷。
在空间网格模型基础上进行包括所有施工阶段、混凝土徐变收缩、活载、索力调整、局部温度以及弹性稳定等方面的总体计算，从而弥补平面/空间杆系总体计算中对空间效应的考虑不周或粗糙的不足之处。
图2.4 一个箱梁截面的空间网格计算模型示意空间网格模型分析的完整性应用在波纹钢腹板组合箱梁桥的受力分析中，优势主要体现在如下几点：1）完全反映截面扭转畸变、以及剪力滞效应；2）完全考虑施工过程（徐变收缩、预应力）；3）空间影响面加载，从而解决横向受力和腹板受力分配4）完全反映完整验算应力，特别是桥面板和底板的面内主拉应力；5）采用梁单元与配筋设计的现行规范紧密结合。
四、参数分析及实体对比本节通过对一简支波纹钢腹板混凝土叠合箱梁的分析对比（空间网格模型与ANSYS实体模型），来说明空间网格模型在波纹腹板桥分析应用中参数取值的合理性及分析结果的精确性。
4.1、模型建立及参数说明简支波纹钢腹板组合箱梁桥，跨径20m，箱梁顶底板为C50混凝土（弹性模量为3.45E4MPa，重度为26KN/m3，泊松比为1/6），腹板为KL400钢板（弹性模量为2.0E5MPa，密度为78.5KN/m3，泊松比为0.3），箱梁各部分尺寸如图4.1所示，其中钢腹板厚度为1cm。
波纹钢腹板采用实际形状建成，中心位置与原腹板位置重合。
图4.1 波纹钢腹板组合箱梁截面图（单位：cm）图4.2 波形钢腹板尺寸图示（单位：cm）1）ANSYS中建模参数说明在ANSYS中采用板壳单元SHELL63模拟箱梁波纹腹板，利用Solid45单元模拟箱梁的混凝土顶底板。
ANSYS中横截面和全跨网格划分情况截面如图4.3所示。
图4.3 ANSYS实体模型示意图边界约束条件：仅自重作用下，约束施加在横截面两侧，波纹腹板中心正下方的底板节点上，纵向一端约束节点的三个方向自由度UX/UY/UZ，另一端约束UY/UZ。
在扭转作用下，对上述四个节点均约束三个方向自由度UX/UY/UZ。
2）空间网格模型建模参数说明利用空间网格模型模拟波纹钢腹板时，需要结合波纹钢腹板的受力特点，对模型中用空间6自由度梁格单元模拟的波纹腹板单元的部分截面特性参数进行修正。
针对空间网格模型本身离散的特点，参数的修正主要集中在体现波纹钢腹板纵向受力特性的纵桥向腹板单元以及模拟腹板的竖向杆件。
图4.4 波纹腹板几何参数示意图网格模型中，箱型截面横桥向划分方式：顶底板的划分间距为0.3m，腹板的划分间距为0.2m，桥梁纵向的划分间距为0.4m.桥梁纵梁的划分间距为0.4m,则腹板竖杆单元的截面为图4.5所示两种截面类型，面外刚度所选择的腹板竖杆单元选择的截面刚度对应截面如图4.6所示：图4.5 竖杆单元截面图4.6 竖杆单元面外刚度截面建立的空间网格模型如图4.7所示，箱型顶板在横向被划分为22个纵向条带，底板被离散为12个纵向条带，腹板被模拟为8个纵向条带，箱梁在纵向划分为50个节段，每个节段0.4m，腹板单元和翼板单元通过竖向杆件联系，通过竖向杆件传递腹板和翼缘之间的荷载。
图4.7 空间网格模型示意图空间网格模型的边界约束条件，与ANSYS实体模型的约束条件相对应，约束在腹板与底板相连接的节点上。
自重作用下，约束一端两个节点三个方向的自由度的UX/UY/UZ；另一端约束两个方向自由度UY/UZ。
扭转条件下，约束4个节点三个方向的自由度UX/UY/UZ。
3)对比分析工况●结构自重；●扭转（施加反对称荷载）；比较两种工况下，ANSYS实体模型与空间网格模型对应位置的位移及应力。
4)数据对比位置比较内容包括相关的位移和应力。
比较顶板左、顶板中、底板中、腹板中四点的位移；比较纵向四分之一截面和跨中截面的正应力、剪应力。
比较的点选取如图4.8所示：图4.8 结果比对点位置4.2 结果比较4.2.1自重作用下结果比较●竖向位移比较图中纵坐标表示所对比点的位移值（m），横坐标表示所对比点沿桥梁跨度方向位置。
正应力对比图中纵坐标表示所对比点的应力值（MPa），横坐标表示所对比点沿截面宽度方向距离顶板中心（或底板中心）的距离（m）。
● 剪应力对比图中纵坐标表示所对比点沿截面高度方向距离顶板中心的距离（m ），横坐标表示所对比点的应力值（MPa ）。
4.2.2扭转作用下结果比较为了对比ANSYS 板元模型与空间网格模型中箱梁的薄壁效应，对简支箱梁在反对称均布线荷载（q =100kN/m ）下的受力情况进行了分析（荷载作用位置如图4.9所示）图4.9 反对称荷载位置示意图● 位移对比图中纵坐标表示所对比点的位移值（m ），横坐标表示所对比点沿桥梁跨度方向位置。
正应力对比图中纵坐标表示所对比点的应力值（MPa），横坐标表示所对比点沿截面宽度方向距离顶板中心（或底板中心）的距离（m）。