有限元模擬寬箱梁的受力性能分析

鄒毅松，宋明曦

（重慶交通大學 土木建筑學院，重慶 400074）

1 箱梁特點

箱型梁有諸多優點：其截面抗扭剛度大，能夠滿足結構在施工與使用過程對穩定性的要求；在偏心荷載的作用下，由于縱向扭轉、剛性扭轉、畸變及橫向翹曲的綜合影響使其力學行為與一般桿系結構存在一定差異；箱型截面的頂板和底板都能有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋率的要求，適應具有正負彎矩的結構；截面效率高，并適合預應力混凝土結構空間布束，能夠得到更好的經濟效果；對于寬橋，由于抗扭剛度大，跨中無需設置橫隔板就能獲得滿意的荷載橫向分布。

2 箱梁空間受力分析

2.1 箱梁的特征參數

為便于研究討論，取兩種截面形式的箱梁為分析研究對象，進行比較分析。其中1個截面形式為單箱五室的寬箱梁，頂板寬度為18m，寬跨比為0.8；另1個截面形式為單箱雙室的普通箱梁，頂板寬度為 10.23m，寬跨比為 0.51。兩箱梁跨徑20m，梁高為2.05m，頂板和底板厚度為0.25m，腹板厚度為0.45m，兩箱梁計算模型的具體尺寸如圖1所示。

對梁段進行分析時，按照一端固定、另一端自由約束條件進行邊界處理，選用C50的混凝土材料。材料特性為：彈性模量E＝3.45×104MPa，泊松比μ＝0.1667，由于箱梁截面形式不同，為降低自重對結果的影響，所以暫不考慮自重。

2.2 箱梁的有限元空間模型

通過有限元軟件ANSYS分別建立結構有限元模型。用實體單元SOLID95進行模擬，SOLID95是SOLID45（3維8節點）高階單元形式，此單元能夠容許不規則形狀，并且不會降低精確性，從而可以在保證精度的情況下降低網格劃分個數，減少計算量。……