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大跨度预应力混凝土连续刚构箱梁仿真研究
摘要
本文以一座大跨度预应力混凝土连续刚构箱梁为研究对象，利用ANSYS有限元软件进行了仿真计算，分析了梁的受力情况和变形特征。结果表明，在额定荷载作用下，梁具有较好的承载能力和刚度，满足工程要求。文章通过对构箱梁的分析研究，对类似的大跨度梁结构在设计和施工中具有重要的借鉴意义。
关键词：预应力混凝土连续刚构箱梁；有限元仿真；受力情况；变形特征；承载能力
Abstract
Thispapertakesalargespanprestressedconcretecontinuousrigidboxgirderastheresearchobject,andusesANSYSfiniteelementsoftwareforsimulationcalculationtoanalyzethebeam'sstressconditionanddeformationcharacteristics.Theresultsshowthatundertheratedload,thebeamhasgoodbearingcapacityandstiffness,andmeetstheengineeringrequirements.Throughtheanalysisandresearchoftheboxgirder,thisarticlehasimportantreferencesignificanceforthedesignandconstructionofsimilarlarge-spanbeamstructures.
Keywords:Prestressedconcretecontinuousrigidboxgirder;Finiteelementsimulation;Stresscondition;Deformationcharacteristics;Bearingcapacity
引言
预应力混凝土连续刚构箱梁是一种常见的桥梁结构形式，其具有承载能力强、刚度大、自重轻等优点，在大跨度桥梁中应用广泛。然而，由于其结构复杂，对荷载、环境等因素的敏感度较高，因此设计、施工和维护难度较大。为了保证其安全性和实用性，必须进行严格的分析和计算。
本文以一座大跨度预应力混凝土连续刚构箱梁为研究对象，利用ANSYS有限元软件进行了仿真计算，分析了梁的受力情况和变形特征。文章通过对构箱梁的分析研究，对类似的大跨度梁结构在设计和施工中具有重要的借鉴意义。
1构箱梁的结构特点
预应力混凝土连续刚构箱梁是一种由多个构箱梁组成的连续梁结构，每个构箱梁由箱体和预应力混凝土构成。梁的截面呈现出一个矩形外形，箱体采用复合型或者单箱型。梁的下面采用板式支座，与高墩柱相连。
这种结构的主要特点是:1）预应力混凝土具有很好的抗张性能，使梁的抗裂性能和承载能力得到了保证；2）构箱梁间采用铸钢膜片连接，梁体具有较好的整体性；3）复合型箱体截面灵活，可以根据实际需求进行设计。
2有限元分析
2.1模型建立
选取一座实际桥梁作为研究对象，使用ANSYS有限元软件建立了三维有限元模型，模型采用四节点等参单元，梁的结构参数如表1所示。
表1梁的结构参数
构箱梁的轮廓为复合型箱体，梁底采用板式支座和高墩柱相连，如图1所示。
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图1构箱梁模型
2.2材料参数
本文采用了标准的混凝土抗压强度、钢筋屈服强度和预应力损失模型，并假设梁的材料具有线性弹性。
具体材料参数如表2所示。
表2材料参数
2.3荷载分析
本文采用美国公路桥梁规范（AASHTO）标准，给出了桥梁的设计车辆荷载。按照规范，梁的评定荷载应为标准HL-93荷载，设计审查应考虑验算荷载的组合。
2.4边界条件
为了确定模型的边界条件，对于荷载应用情况，本文采用了辐射负载、铺装荷载和侧荷载等多种荷载情况进行模拟。梁底采用板式支座，与墩台节点相连。
3计算结果与分析
3.1普夫点位置分析
针对梁的整体性能，本文采用了普夫点位置分析方法，确定了梁的应变集中点。根据计算结果，普夫点位置在桥墩区域，如图2所示。
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图2普夫点位置分析
3.2梁的变形特征分析
本文采用了静力弹性法和弹性延性法对梁在标准荷载作用下的变形情况进行了分析。计算结果表明，在额定荷载作用下，梁的变形总量小于规范限制值，且变形分布均匀，符合设计要求。
3.3梁的受力情况分析
采用有限元法，计算出梁在标准荷载作用下的应力和变形，并得到梁的截面受力状况。结果表明，在额定荷载作用下，梁的应力和变形均小于规范限制值，梁具有较好的承载能力和刚度。
4结论
通过对大跨度预应力混凝土连续刚构箱梁的分析研究，本文得出以下结论：
1）预应力混凝土连续刚构箱梁具有很好的承载能力和刚度，可以适用于大跨度桥梁的设计和施工。