3空间有限元模型建立

3.1拱肋模拟

正确建立有限元模型的首要问题就是对拱肋的模拟,拱肋采用梁单元来模拟,对其刚度的处理通常有如下方式:①换算截面法, 即根据抗压刚度等效的原则,将钢管混凝土结构全部等效为混凝土或者全部等效为钢材;②《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28:90,以下简称《CECS 28:90》)计算方法;③统一理论计算方法;④复合截面梁法, 利用ANS YS 中的超级梁单元BEAM 188 或BEAM 189 ,建立复合截面梁模型,并赋予外部圆环截面钢材的属性,内部圆截面混凝土的属性。

3 .2 吊杆模拟

吊杆模拟为二力杆, 成桥状态下的柔性吊杆索力通过刚性吊杆法来确定。无论是采用初应变法还是降温法来实现吊杆张拉效果,都存在吊杆索力在整个结构中按照构件的刚度再分配的问题。如果使用降温法,则实现吊杆设计索力的降温值为式中,E为吊杆弹性模量;A为吊杆截面面积;Pi为吊杆设计索力;α为吊杆的线膨胀系数;εi反映了结构中拱、梁在索力作用下协调变形的效果,按以下方法确定:不计吊杆在结构中的作用,即将原模型中的吊杆弹性模量改为极小值,直接在吊杆上下端点施加设计索力Pi,经计算得到的吊杆应变即为εi。

3 .3 其他构件模拟

桥面板采用壳单元来模拟, 并将桥面铺装的质量按照等效方法平均分配至桥面板单元中。系梁、风撑和横梁采用梁单元,引入实际截面形状来模拟。横梁与桥面板固结, 可使横梁单元与桥面板单元共节点。在系梁、横梁上所施加的预应力均以作用在梁端的等效力来模拟。