变高钢桁组合梁实例模拟及分析要点.pptx
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1、变变高高钢钢桁桁组组合梁合梁实实例模例模拟拟及分析要点及分析要点钱 江CONTENTS01020304钢钢桁桁结结构受力特点构受力特点结结构建模关构建模关键键要点要点施工施工过过程分析要点程分析要点计计算算结结果提取果提取说说明明目录01钢桁结构受力特点主桁主桁:上下弦杆、腹杆(:上下弦杆、腹杆(竖竖杆、斜杆)杆、斜杆)弦杆:承担荷弦杆:承担荷载产载产生的生的轴轴力(拉力(拉/压压););腹杆:承担剪力。腹杆:承担剪力。联结联结系系:纵联纵联、横、横联联纵联纵联:抵抗水平向荷:抵抗水平向荷载载,为为主桁提供主桁提供侧侧向向支撑;支撑;横横联联:使主桁横向成:使主桁横向成为为几何不几何不变变体系
2、,提体系,提高主桁的抗扭能力。高主桁的抗扭能力。桥桥面系面系:纵纵梁、横梁梁、横梁将移将移动动荷荷载传递给载传递给主桁主桁节节点。点。下弦杆下弦杆斜杆斜杆竖竖杆杆下平下平纵联纵联桥门桥门架架纵纵梁梁横梁横梁钢钢桁架桁架结结构基本构基本组组成成上弦杆上弦杆中中间间横横联联上平上平纵联纵联端部斜杆端部斜杆节节点破坏案例点破坏案例美国佛美国佛罗罗里达人行里达人行桥桥事故情况:事故情况:1、FIU天桥项目连接佛罗里达大学校园和斯威特沃特市区。2018年3月15日下午1:45左右,天桥在施工中倒塌。1名工人和5名乘坐汽车的行人死亡,另一名工人永久性致残。2、FIGG将该桥设计为一个连续的单单桁架混凝土桁
3、架混凝土桥桥,桥面宽9.65m,顶篷宽4.9m,桥板和顶篷之间的高度大约是4.5m。端部斜杆端部斜杆节节点破坏案例点破坏案例美国佛美国佛罗罗里达人行里达人行桥桥端部斜杆端部斜杆节节点破坏案例点破坏案例美国佛美国佛罗罗里达人行里达人行桥桥主要原因:主要原因:1、该桥存在结结构构设计设计缺陷缺陷,由于结构设计缺陷,导致桥梁出现裂缝,并导致其最终在第三阶段倒塌。2、根据FDOT要求,顾问对EOR的设计进行独立的同行评审,没有没有检检查桥查桥梁在不同施工梁在不同施工阶阶段的段的结结构完整构完整性性,这违反了FDOT的要求。调查发现,独立检查仅在桥梁的所有部分都建成的最终设计阶段进行。常常见钢见钢桁架桁
4、架桥结桥结构形式构形式国内国内桥桥梁行梁行业业钢桥钢桥相关相关规规范范公路公路桥桥涵涵设计设计通用通用规规范范JTG D60-20152015年年12月月1号号实实施施公路公路钢结钢结构构桥桥梁梁设计设计规规范范JTG D64-20152015年年12月月1号号实实施施公路公路钢钢管混凝土拱管混凝土拱桥设桥设计规计规范范JTG/T D65-06-20152015年年12月月1号号实实施施铁铁路路桥桥梁梁钢结钢结构构设计设计规规范范TB 10091-20172017年年5月月1号号实实施施02结构建模关键要点工程概况工程概况本桥为变截面钢桁组合梁连续刚构桥,跨径组合为100m+176m+176m
5、+100m,桥宽16.75m,主桁架桁高5.516m,标准节间水平长12m。两片主桁架弦杆中心距为9.5m,主桥下部结构采用空心薄壁墩,最大墩高106m。采用C50预制混凝土桥面板,桥面板后浇带采用C50自密实微膨胀混凝土,墩顶局部负弯矩区后浇带采用UHPC超高性能混凝土。设计标设计标准:准:1)公路等级:双向六车道高速;2)设计时速:100Km/h;3)设计荷载:公路I级;4)桥梁宽度:216.75m;5)地震设防:峰值0.05g;6)安全等级:一级;建模要点建模要点桥桥面系模面系模拟拟桥桥面系模面系模拟拟:混凝土桥面板采用纵纵横梁梁格体系横梁梁格体系,将桥面板拆分为三个纵梁,横梁通过虚拟横
6、梁连接,混凝土板与上弦杆采用刚臂连接,同时上部结构移动荷载采用横向联系梁加载模式。双双单单元模元模拟拟要点要点:1、双单元模拟方法,适用面较广,对于钢混组合梁、波形钢腹板,钢管混凝土拱桥、桥梁加固等计算,均可以使用;2、两者之间用刚臂连接,可以采用弹性连接刚性,或者刚性连接;3、注意施工阶段激活时候,边界的激活问题。建模要点建模要点双双单单元元扩扩展展说说明明建模要点建模要点双双单单元元扩扩展展说说明明模模拟拟要点要点:索塔:索塔连连接与索梁接与索梁连连接,采用接,采用弹弹性性连连接接刚刚性与性与刚刚性性连连接均可,但是需要注意两者的作用机理,接均可,但是需要注意两者的作用机理,弹弹性性连连接
7、接刚刚性是取性是取模型最大模型最大刚刚度的度的10的的5次方倍,次方倍,刚刚性性连连接是主从接是主从约约束;另外束;另外还还需要注意激活主塔与主梁需要注意激活主塔与主梁时时,直接,直接带刚带刚臂一起激活臂一起激活;建模要点建模要点双双单单元元扩扩展展说说明明模模拟拟要点要点:1、主梁混凝土板与钢结构部分,建模时候可以采用双单元模拟,两者之间用刚臂连接,但是需要划分相对密一些;2、施工过程正装模拟时,在激活钢结构部分,需要一起激活与混凝土刚臂,保证混凝土部分与钢结构变变形形协调协调;3、对于查看结果出现应力锯齿状问题,可以把截面定义中“剪切剪切变变形形”给去掉,这样可以减小深梁效应的影响。建模要
8、点建模要点桁架桁架结结构模构模拟拟注意:注意:全焊钢桁架结点具有很大的刚性,同时由于制作误差,各杆的轴线不一定完全交于一点。所以一般情况,建议上下弦杆、腹板等用梁梁单单元元模拟,联结系可以考虑桁架单元,但是要特别注意桁架单元建模时候,不要中不要中间间有断开有断开节节点点。建模要点建模要点节节点板重量考点板重量考虑虑 计算钢桁结构时候,要特别注意,不能忽略不能忽略节节点板的重点板的重量,这部分占比不小,可以采用节点位置直接施加节点荷载,或者是提高钢结构容容重放大重放大,最后可以通过支反力的大小来检验;类似计算,在悬索桥分析中,主主缆缆的容重的容重也不是78.5,需要有额外的提高;桥面系梁格结构的
9、虚虚拟拟横梁横梁,容重可以定义为0,同时不考虑其横向温度计收缩徐变作用,不考虑其线膨胀系数。边边界要点:界要点:墩梁固结位置采用主从性刚性连接,墩顶作为主节点,桁架下平联作为从属节点。保证墩顶桁架的节点的耦合,避免应力峰值。支点位置底部混凝土采用板单元模拟,采用梁板梁板组组合合结结构构模拟;建模要点建模要点边边界模界模拟拟建模要点建模要点支点位置支点位置UHPC模模拟拟支点位置模支点位置模拟拟:1、支点位置,采用UHPC混凝土板,更多是为了减小支点位置混凝土板的开裂问题,提高混凝土耐久性;2、思考:对于抗拔不抗剪剪力钉的结构,如何做才能更好模拟结构真实受力呢?建模要点建模要点支点位置混凝土开裂
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