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后张法立交桥的设计检验

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CMPS&F公司承担了澳大利亚布里斯班的曲线立交桥设计,全桥共4跨,他们采用LUSAS Bridge对设计进行检算。


Nick Stevens是他们公司的结构设计项目负责人,出于美观上的考虑,他选择了连续后张空心板桥梁。全桥总长102 m,由4跨构成,*长跨径31 m,桥梁总转角为79度。梯形截面中心横向宽度6 m,顶板两侧悬挑各1.25 m1.75 m,梁深1 m,总体感觉显得特别纤细。出于以上考虑,采用空间有限元软件来进行设计检算。


为了充分利用有限元技术优点,这里采用了独特的建模技术。所有后拉筋都被模拟成分离的单元,钢筋混凝土结构用厚壳和3D预应力杆单元来模拟,通过竖向钢梁单元,将厚壳面内的相应节点和它相连。预应力筋能在模型里用杆单元精确定位和模拟。通过施加杆单元初始应变来实现后张法。初始应变随着每根预应力筋的摩阻损失而变化。


通常的建模方法不能分离出预应力筋,而这种方法却克服了前面提到的不足,而且体现出更多的优势。首要地,它使得后张法能考虑徐变、收缩、松弛和二次效应的影响;其次,厚壳中弯矩、剪力能计入钢筋的单独影响。如此可以不考虑去掉钢筋对以后的影响。


flyover2.gif分析结果输出包括整个桥面板弯矩和力图、单位宽度的弯矩图(计入面内和面外的剪切)。通过运用桁架理论,使得我们有可能将工况荷载组合起来,从而能够生成钢筋结果等值图。这也能包络所有的相应的极限荷载工况结果,范围可以包括整个桥面的钢筋结果等值图。混凝土的压缩应力等值图都可以采用同样的方法得到。


为了能使得结构在施工时尽量减小交通的阻塞,采用了两阶段施工方法,采用数值分析方法确定整个桥的影响也显得非常重要,在LUSAS中来模拟就显得非常容易。在建立**阶段模型时,首先使用单元生死技术使得没有施工的部分不参与分析。LUSAS的特色之一就是能将纷繁复杂的分析结果组合起来,它允许结构的几何体形、边界条件和材料属性有各种变化。运用这一点,**阶段的分析结果能和桥上其它荷载作用结果综合起来精确地模拟结构的施工分析影响。


较传统而保守的分析结果,LUSAS分析结果显著地降低了结构的受力加强需求,从而极大地节约了花费,这也满足安全设计规范所要求*小化加强的条件。按照Dr Steven的话说:“使用此有限元分析能让我们对桥梁的运营和极限状态下的性能非常有信心”。

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