斜支撐鋼箱梁變形分析

陳 宇，李 晶，李軍衛，胡金萍，賀文彪

（黑龍江東方學院 建筑工程學部，黑龍江 哈爾濱 150086）

1 鋼箱梁試驗與有限元模擬

1.1 試驗模型

荷載試驗的作用和目的是通過對橋梁結構的直接加載后進行有關測試、記錄與分析，為深入探索提供了科學依據。箱梁橋試驗模型是由厚度為4mm的Q235鋼板焊成的單室箱梁。三跨連續梁總長為4m，計算跨徑1m＋2m＋1m，梁高0.12m，橋面寬 0.272m，加勁肋與橫隔板間距0.25m。在箱梁頂面、底面和腹板布置17個測點，如圖1所示。在主跨跨中和1／4、1／8、3／8截面處以及邊跨跨中都布置了測點。試驗采用油壓千斤頂對試件主跨跨中分級加載，利用YJ 225靜態電阻應變儀測定應變值。將百分表對稱布置在計算截面，觀測箱梁加載時的撓度變化。試驗建立了0°、15°、30°、45°共4種不同斜交角的支座支撐條件。

1.2 有限元模擬

利用ABAQUS的殼單元模擬鋼箱梁截面。特殊用途殼單元分為兩類：薄殼單元和厚殼單元。當厚度和跨度比小于1／15時，可以忽略殼體的橫向剪切變形，認為是薄殼問題，即垂直于殼中面的平面在變形中應保持垂直于殼中面。模型的鋼板厚度僅為4mm，且梁體以受彎為主，鋼板在變形中橫向剪切變形的影響極小，屬于薄殼問題。本文采用殼單元S4R5模擬鋼板，實體單元C3D8模擬支座的墊條。為避免對塑性材料直接施加點荷載或集中力，施加荷載時，集中力施加在與頂板建立耦合約束的參考點上。計算時計入幾何非線性和材料非線性，幾何非線性問題的模擬只需在前處理分析中設定幾何非線性的分析項即可實現，材料非線性問題的模擬利用低碳鋼應力－應變曲線數值為被測對象的名義應力和名義應變。……