梁格模型能基本模拟钢箱梁的整体受力性能，可方便地定义车道和人行道，可以满足一般桥梁的设计与计算要求。......
2023-07-01
整体计算分析：考虑全局视角
【摘要】：2）计算模型采用大型有限元分析软件Midas Civil 进行全桥上部结构整体计算分析。4）静力分析结果大沽桥钢结构采用容许应力法设计，经计算，标准作用组合下，大沽桥大拱最大应力为151 MPa，小拱最大应力为154 MPa，主梁最大应力为110 MPa，满足规范要求。表2-1前10 阶屈曲临界荷载系数图2-15一阶屈曲失稳模态6）抗震性能分析结果采用反应谱分析方法对大沽桥进行抗震性能分析。分析结果表明，大沽桥抗震性能良好，主体结构满足规范要求。
1）主要规范及标准
（1）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025—1986）。
（3）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77—1998）。
（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021—1989）。
（5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023—1985）。
（6）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024—1985）。
（7）《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004—1989）。
2）计算模型
采用大型有限元分析软件Midas Civil 进行全桥上部结构整体计算分析。其中，吊杆和系杆采用桁架单元，主拱、钢箱梁及镂空梁均采用空间梁单元模拟。边界条件为释放0#桥台和3#桥台处主梁结构的水平位移约束。1#墩大拱拱脚处施加水平双向固定约束，小拱拱脚处施加顺桥向水平单向固定约束，2#墩大拱拱脚处施加横桥向单向固定约束，释放小拱拱脚处水平双向约束。大沽桥有限元计算模型如图2-14 所示。
图2-14 大沽桥有限元计算模型
3）作用
（1）永久作用。①结构自重：钢材容重为78.5 kN/m3，沥青混凝土铺装容重为24 kN/m3；②基础不均匀沉降：中墩位置为2 cm，边墩位置为1 cm。
（2）可变作用。①汽车荷载：城-A级，双向六车道；②人群荷载：2.4 kN/m2；③汽车制动力：根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021—1989）的规定计算；④温度作用：考虑体系温差±35℃、吊杆与钢主梁温差±10℃、拱左右侧面温差±5℃、钢主梁梯度温度参考英国桥梁规范BS5400 规定取用；⑤风荷载：100 年一遇离地面10 m 高度处、10 min 平均最大风速为31.3 m/s。
（3）偶然作用
地震作用：抗震设防烈度为Ⅶ度，水平向设计基本地震动加速度峰值为0.15g。
4）静力分析结果
大沽桥钢结构采用容许应力法设计，经计算，标准作用组合下，大沽桥大拱最大应力为
151 MPa，小拱最大应力为154 MPa，主梁最大应力为110 MPa，满足规范要求。
外侧吊杆最大应力为455 MPa，内侧吊杆最大应力为628 MPa，均小于668 MPa（0.4×1 670 MPa），满足规范要求。
大拱侧系杆最大应力为592 MPa，小拱侧系杆最大应力为705 MPa，均小于744 MPa（0.4×1 860 MPa），满足规范要求。
5）屈曲分析结果
考虑全桥满布汽车荷载和人群荷载工况，对结构进行整体屈曲分析，前10 阶屈曲临界荷载系数见表2-1，一阶屈曲临界荷载系数为9.8，满足规范要求，一阶屈曲为大拱的面外失稳。一阶屈曲失稳模态如图2-15 所示。
表2-1 前10 阶屈曲临界荷载系数
图2-15 一阶屈曲失稳模态
6）抗震性能分析结果
采用反应谱分析方法对大沽桥进行抗震性能分析。分析结果表明，大沽桥抗震性能良好，主体结构满足规范要求。
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2）计算模型采用Midas Civil 软件进行整体结构受力分析。图3-6直沽桥空间计算模型3）静力分析进行全桥静力分析，考虑结构自重、车辆荷载、人群荷载、风荷载、整体升降温、局部温差以及各个墩位6 mm 的不均匀沉降等工况。分析结果表明，直沽桥主体结构设计满足抗震规范要求。计算结果表明，结构在恒载、满布汽车和人群荷载作用下，最小屈曲临界荷载系数为5.45，满足规范要求。......
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