用LUSAS进行箱梁桥评估

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  • 钢箱梁的评估
  • 使用LUSAS脚本语言提取应力

  • 使用设计规范进行校验

当钢箱梁桥的横梁不遵循评价规范准则时,为了验证设计的合理性,可采用 LUSAS Bridge 用有限元分析方法进行一详细分析。如,由苏格兰的斯科特 - 威尔逊公司完成的 Raith 桥的评估表明:该箱梁桥墩和桥台的横梁不符合桥梁评价规范 BD56/96 中的几何条件,所以要用 LUSAS Bridge 进行深入分析。


Raith 桥位于 M74 高速公路上,横跨 Clyde 河,共有六车道,,由两座三跨双箱钢桥组成,其桥面为现场安装的混凝土板。由于钢横梁是重点关注的区域,在 LUSAS 中建立了整桥模型。不用考虑额外的复杂边界条件,就可计算出从腹板传递到横梁的荷载的分配。也使得能对由整体结构行为产生的诸如扭转等的整体效应进行考虑。根据结构对称性,仅需对桥台和桥墩上的一个横梁进行详细分析。


raithmod.gif采用三节点和四节点的壳单元,结合工程厚梁单元和三维身体单元,建立了该桥的有限元模型。采用壳单元描述钢箱和混凝土板,对其中的两跨进行了详细模拟;用梁单元来描述纵向上弦梁、横梁和竖向及横向的加紧肋;在模型的这个部分,用更精细的网格对桥墩和桥台的横梁进行了详细模拟,以能对各个构件进行考查;用具有相应特性的梁单元对第三跨进行了模拟。按照公路和桥梁设计手册文件 BD21/97 ,将自重、铺装、护栏及车辆等荷载施加到五个关键车道上。


raithbox.gif从 LUSAS 中输出了整体坐标系下指定荷载工况的应力图,且使用 LUSAS 脚本语言,将结果汇总电子表格数据形式输出,以满足 BD56/96 中的不同分析需要。规范一般是复杂的,根据屈曲准则,由于高应力只集中于一小块区域上,而更大区域的都不是高应力,不知哪块板会处于临界状态。用电子表格就能很方便地校核所有区域,且也能快速识别出临界区域的不同荷载组合下的应力变化情况。按照评估文件中的屈曲和屈服准则就可确定允许应力并对其进行校核。不服从屈服准则的区域被着重标出。


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采用 LUSAS ,结合脚本语言和电子表格,可快速进行结构分析,并按规范要求进行结果比较。详细分析模型可确保得到荷载由腹板通过横梁传递到支座上的正确分配结果。结果表明在评估荷载作用下,横梁较薄弱,为了证实结构承载能力,需进一步进行非线性分析。

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