整体桥梁分析

  • 建模和分析方案
  • 土壤和结构的相互作用

  • 结果查看选项

整体式桥梁摒除了带有活动节点或支座桥梁的养护及盐分腐蚀问题。然而,这类桥梁结构设计中存在的**不确定性在于桥梁不同构件的季节性温度膨胀共同作用引起的桥台后面及桩基附近土体的作用。LUSAS Bridge 不同于其他系统,允许用同一个模型对桩和桥梁结构与土交互作用进行准确分析。全面的结果处理模块为查看和解释结果提供了所需的所有工具。



整体式桥梁类型

共有两种主要类型的整体式桥梁:

  • 一类是带有短柱式桥台,该桥台位于桩上,支承了桥面板或主梁。

  • 另一类是带有墙式桥台,该桥台位于桩上,它在支承桥面板或主梁的同时,还承受墙后土体的作用。

概   况


对于整体式桥梁,通过承载桩与周围土层的相互作用可适应温度引起的上部结构的移动。土体作为桩的作用荷载和支承系统,它影响着桥梁上部结构的承载。当主要关心结构荷载效应时,一般采用沿桩体定义一系列的弹簧支承来模拟土体行为;而当主要关心土体运动时,常采用连续体模型来模拟土体行为。


整体化桥梁,或说是桥台一体化桥梁,其在美国的应用越来越广泛,它在跨与跨之间或跨与墩台之间没有活动的连接点。*为典型的是,该类桥梁由桩支持的柱式墩台和从一侧堤岸到另一侧堤岸的连续桥面板组成。其基础一般设计成小而柔,以便于支柱进行水平活动和转动。整体式桥梁给荷载分配计算提出了挑战,因为桥面板、桩、墩台、堤岸和土都须在一个系统中进行考虑。


在从结构分析设计包中输出或输入结果之前,一些系统还要求你用一个桩基设计包来分析桩土相互作用。LUSAS Bridge 可以在一个分析系统中处理这类问题,大大简化建模和分析工作。



采用LUSAS Bridge进行建模和分析

你可以用以下方法使用LUSAS Bridge进行建模和分析:

  • 采用两维梁单元模型,使用温克勒(Winkler)弹簧描述横向土体;

  • 采用两维连续体模型(平面应变),考虑分阶段施工以及考虑土壤在排水和不排水条件下的材料非线性;

  • 采用三维梁单元模型,使用温克勒(Winkler)弹簧描述横向土体;

  • 采用三维壳和梁单元模型分析,使用温克勒(Winkler)弹簧描述横向土体;

  • 三维壳单元分析,用三维连续体描述土壤;

  • 完全三维分析。

用三维壳单元和梁单元建立的整体式桥梁模型,用弹簧支承来描述水平土体


查看分析结果

以下示意的是一三跨整体式叠合梁桥的分析结果。该桥由混凝土桥面板、钢主梁、混凝土横梁以及支持在H型桩基上的墩台组成。

自重下的位移图、自重及活载作用下的桥面板弯矩图、温度荷载引起的纵向位移图


主梁弯矩图、桥墩弯矩云图和桩基弯矩图


 在美国自19世纪60年代以来,就开始建造整体式桥梁,它逐渐成为替代结构。这些年来,整体式桥梁的长度稳步增加,田纳西州设计和建造的钢桥已达到400英尺(122m)长,它没有连接点,甚至在墩台处;该类型的混凝土桥梁已达800英尺(244m)长,甚至还有更长的。目前*典型的是50号线跨越Happy Hollow河的桥梁,其总长1175英尺(358m),是美国*长的、无连接点的整体式桥梁。 在英国,公路局部门的标准的*新版BD57——耐久性设计,要求设计者将长度达60m且斜交角小于30度的桥梁设计成整体性桥梁。该建议旨在阻止支座处连接点渗漏和钢筋锈蚀问题,而这类问题常在非整体式桥梁中。

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