若不充分考慮曲線橋梁模板箱梁橋復雜的空間受力特性,可能會導致這類橋梁在建設及使用過程中出現嚴重的橋梁病害。因此,為了給曲線橋梁模板箱梁橋的合理設計提供理論依據,現以某混凝土曲線橋梁模板箱梁橋為工程背景,建立實體單元有限元模型,計算不同標準跨徑,分析曲線橋梁模板箱梁橋的恒載效應,對比同跨徑直線橋梁在內力和應力上的差異,為曲線橋梁模板箱梁橋的設計提供參考。
某城市立交匝道部分曲線橋梁模板箱梁橋,跨徑布置為5x18.76m,橋梁位于圓曲線半徑R=105m的平面上,橋梁設置單向2%的橫坡,橋梁縱坡為3.35%,橋梁全長93.8m。主梁為單箱雙室截面,橋梁模板箱梁頂部全寬9.75m,頂板厚25cm;底板寬5.13m,底板厚42cm;梁高2m,中腹板厚55cm,兩邊腹板厚55cm,傾角600;主梁采用C50混凝土,結構體系為五跨一聯連續橋梁模板箱梁,主梁標準斷面如圖1所示。
為準確的分析混凝土曲線梁橋的空間受力分布規律,使用柱坐標并以曲線橋梁模板箱梁橋平曲線圓心為坐標原點,順橋向方向為Y軸,橫橋向方向為X軸,橋梁模板箱梁豎向為Z軸建立ANSYS實體有限元模型。主梁材料為鋼筋混凝土,在有限元軟件中采用SOL-ID65單元模擬,為保證計算精度,使用六面體映射網格,網格尺寸為0.12m(圓曲線半徑105m,跨徑16m的有限元模型共956394個節點,822400個單元)。模型涉及滑動支座和固定支座,其中關于滑動支座則約束支座中心線位置的橋梁模板箱梁底板底緣、節點的豎向和徑向自由度,固定支座則采用約束支座中心線位置的橋梁模板箱梁底板底緣的節點3個方向自由度的形式模擬;同時根據文獻,橋梁中墩全部采用抗扭支座。