基于等效原理的pc箱梁截面不均匀收缩效应确定方法_4

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对N个所述梁单元1-1分别进行编号;N个所述梁单元1-1的编号分别为1、2、…、 N。
[0119] 步骤二中进行截面不均匀收缩效应等效转换之前,还需采用所述数据处理设备建 立一个空白的excel表格;所述excel表格中包括一列用于存储N个所述梁单元1-1的编 号的单元格、一列用于存储N个所述梁单元1-1待分析截面上的顶板厚度hti的单元格、一 列用于存储N个所述梁单元1-1待分析截面上的底板厚度hdi的单元格、一列用于存储N个 所述梁单元1-1待分析截面上的顶板收缩应变e?的单元格、一列用于存储N个所述梁单 元1-1待分析截面上的底板收缩应变edi的单元格、一列用于存储N个所述梁单元1-1待 分析截面上的顶底板收缩应变差Aei的单元格和一列用于存储N个所述梁单元1-1的等 效梯度温度的单元格;
[0120] 步骤二中进行截面不均匀收缩效应等效转换时,先将N个所述梁单元1-1的编号、 N个所述梁单元1-1待分析截面上的顶板厚度hti和N个所述梁单元1-1待分析截面上的底 板厚度hdi均存储至所述excel表格内;之后,通过所述数据处理设备且利用所述excel表 格,计算得出N个所述梁单元1-1待分析截面上的顶底板收缩应变差A 并存储至所述 excel表格内;然后,通过所述数据处理设备且利用所述excel表格,计算得出N个所述梁 单元1-1待分析截面上的顶板收缩应变£?和底板收缩应变edi,并存储至所述excel表 格内;最后,通过所述数据处理设备且利用所述excel表格,计算得出N个所述梁单元1-1 顶底板收缩应变差Ae1,并存储至所述excel表格内。
[0121] 本实施例中,所述桥梁为位于甘肃省西长凤高速公路凤翔路口至长庆桥段上的径 河大桥,该桥的主梁(即待分析主梁1)为87m巧X162m+87m的7跨预应力混凝±连续刚构 桥,矩形薄壁式桥壞,钻孔灌注粧基础。桥面分为左右两幅,每幅桥宽12m;主梁采用直腹板 单箱单室断面,箱梁顶板宽12m,底宽6. 5m,悬臂2. 75m;主梁梁高按1. 8次抛物线变化,根 部高9. 5m,跨中高3. 6m;主梁采用双向预应力混凝±箱梁,设置竖向和纵向预应力。径河大 桥主梁采用C55混凝±,桥壞采用C50混凝±,预应力钢筋采用015. 24mm低松弛钢绞线。 该工程数据详尽且具有代表性。
[0122] 本实施例中,待分析主梁1采用S维变截面梁单元,桥壞2采用S维等截面梁单 元,桥壞2的底部和顶部局部采用变截面梁单元,预应力钢束直接模拟成预应力荷载加入 所建立的桥梁有限元模型。
[0123] 本实施例中,所述待分析主梁1的截面从跨中到壞顶采用1. 8次抛物线,采用变截 面梁单元模拟,全桥主梁共划分294个梁单元1-1 (即N= 294),295个节点。所述桥壞2的 数量为8个,8个桥壞2分别为P6#、P7#、P8#、P9#、P10#、P11#、P12#和P13#桥壞。同时, 对各桥壞2进行定义断面并划分单元,每个桥壞2共划分174个单元(即计算单元),224 个节点。
[0124] 设定边界约束时,待分析主梁1与桥壞2的约束关系通过刚性连接模拟,两边跨梁 端只有Y-Z平面内的角位移和水平线位移2个自由度,其余4个方向均被约束,不考虑粧± 作用,将壞底直接固结。
[01巧]定义混凝±和预应力钢材的材料参数如下:
[0126] ①主梁混凝±采用C55混凝± :
[0127] 弹性模量为 3. 55kN/m2;
[01測轴屯、抗压强度标准值fck= 35. 5MPa;
[0129] 轴屯、抗拉强度标准值ftk= 2. 74MPa;
[0130] 容重 25. 5kN/m3;
[0131] 线膨胀系数a= 1X10-5l/°C;
[0132] ②桥壞混凝±采用C50混凝± :
[0133] 弹性模量为 3. 45kN/m2;
[0134] 轴屯、抗压强度标准值fck= 32. 4MPa;
[0135] 轴屯、抗拉强度标准值ftk= 2. 64MPa;
[0136] 容重 25. 5kN/m3;
[0137] 线膨胀系数a=lXl〇-5l/°C;
[0138] ⑨预应力钢筋(即预应力钢材、预应力钢束用)采用015. 24mm低松弛钢绞线,技 术标准符合ASTMA416-97(270级)标准要求;
[0139] 弹性模量;E= 1. 95X105MPa;
[0140] 抗拉强度标准值;fpk=ISeOMPa;
[01川 张拉控制应力;1395M化;
[0142] 预应力钢束与管道的摩阻系数;0. 17 ;
[0143] 预应力管道偏差系数;0. 015/m;
[0144] 预应力回弹变形为;6mm;
[0145] 本实施例中,设置边界条件对所建立的桥梁有限元模型进行加载时,所设置的边 界条件为壞底固结,其中P7#和P10#桥壞为壞梁固结,P5#、P6#、P11#和P12#桥壞为壞梁 较接。
[0146] 本实施例中,对等效梯度温度进行计算时,过程如下:
[0147] 步骤a';首先创建一个空白的excel表格,所述excel表格对应列依次为模型计 算参数、截面顶板应变e"、截面底板应变edi、应变差Aei和t时刻收缩应变的等效梯度 温度(即t时刻收缩应变的等效温度梯度)ATi,详见图6 ;
[0148] 其中,模型计算参数包括五列数据,五列数据分别为计算截面位置(即各梁单元 1-1的待分析截面位置)Xi、截面顶板厚度hti、截面底板厚度hdi、开始受收缩影响时刻混凝 ±龄期(即待分析主梁1所处桥梁结构开始受收缩影响时刻的混凝±龄期)t。和计算收缩 应变考虑时刻混凝±龄期(即收缩应变计算时刻的混凝±龄期)t。
[0149] 本实施例中,i为梁单元1-1的编号,i= 1~294。t时刻为10年龄期混凝±收 缩变形效应,t= 3650d,且1:。=t,= 5d。实际计算时,可根据具体需要,对t的取值大小 进行相应调整。
[0150] 并且,计算截面位置Xi为(即第i个梁单元1-1的待分析截面与待分析主梁1的 前端面之间的水平距离)。实际使用时,也可W在计算截面位置Xi前侧增加一列数据,即梁 单兀编号i。
[0151] 步骤b';模型计算参数采集;将梁单元编号i、t和t。分别输入excel表格;在CAD 绘图软件中,按照变截面箱梁的线性规律及设计尺寸绘制截面顶底板变化线形图,即待分 析主梁1的纵桥向结构示意图,详见图4 ;定义绘制出的截面顶底板变化线形图的一端(具 体是前端)为0参考点,纵桥向为X方向,按照桥梁有限元分析模型中梁单元1-1的划分规 则W及各梁单元1-1的位置,在截面顶底板变化线形图中划分梁单元1-1,并标注每个梁单 元1-1的中间位置(即中部横断面位置),其中第i个梁单元1-1的中间位置为其待分析截 面所处位置(即计算截面位置Xi),该样将计算截面位置Xi采集至excel表格的对应列;再 测量第i个梁单元1-1的计算截面位置Xi的顶板厚度hU与底板厚度hdi,并采集至excel 表格的对应列。
[0152] 步骤C';截面顶板应变eU和截面底板应变eM的计算:按照《公路钢筋混凝上 及预应力混凝±桥涵设计规程》JTGD62-2004中公式F. 1. 3、公式F. 1. 1-5及表F. 1. 2,计 算t。时刻至t时刻的收缩应变值etd(t,t。);t,为待分析主梁1所用混凝±开始收缩时的 混凝±龄期且t,= 5d;
[0153] e为待分析主梁1所用混凝±的名义收缩系数,按规范表F. 1. 2所列数值采用, 表中RH为环境年平均湿度,所计算混凝±强度等级为C50及W上时,表列eU。数值应乘W (32.4/fckr5,fc巧混凝±轴屯、抗压强度标准值(MPa);
[0154] 表F. 1. 2混凝±名义收缩系数eCS。
[0 巧 5]
[0巧6]公式F. 1. 3 中 0s(t-ts)和 0 按照公式F. 1. 1-5 计算,0s(t-ts) =[(t-O/ti]。'。/口 50〇i/h〇)2+(t-ts)/tir'5,es(t〇-ts) = [(tcrts)/tir'5/T35(Kh/t02+(ta-t,)/tir5,式中,h为截面顶板厚度或截面底板厚度,ha= 100mm,ti=Id。
[0157] 本实施例中,按照公式eti=ee日t(t,t。)=ee日。[e日u(t-t日)-e日u(t0-t日)](2)和 Edi=eesd(t,t。)=ees〇[|3sdi(t-ts)-|3sdi(tcrts)] 口),对截面顶板应变 £ti和截面底板 应变Edi进行计算。
[0158] 本实施例中,待分析主梁1的混凝±强度等级为巧5,e。,。数值应乘W(32.4/ fc*为C55混凝±轴屯、抗压强度标准值(MPa)。
[0159]并且,t=3650,t〇= 5d,t日二5d,RH=80%,t1= Id,h〇=100mm,e。= ecst(t, t〇) =ecst(3650,W,£di=ecst(t,t〇) =e"d(3650,W。
[0160]本实施例中,ecs〇=0. 310X(32. 4/35. 5) °'5= 0. 296;
[0161]ecst(3650, W = ecso[ 0sti(3650-W - 0s"巧-5)
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