刚构桥0号块局部分析

1：计算内容及目的

V型斜腿刚构桥的0号块在桥梁结构中起着连接着边跨和V型斜腿的重要作用，该部位空间力学行为相当复杂，有必要对其进行空间实体分析。考虑到施工过程和运营过程中的最不利状态，本次计算主要针对两个工况进行分析。工况一、施工过程中最大悬臂状态。工况二、运营过程中0号块的最不利状态。下图为0号块在分析模型中的位置。

2：计算模型及边界条件、荷载模拟

采用大型通用有限元软件ANSYS 12.0对刚构桥0号块进行分析，混凝土主梁及斜腿采用10节点的四面体实体单元SOLID92进行模拟，预应力筋采用线单元link8模拟。考虑圣维南原理，本次计算模拟长度从桥墩中心至一侧主梁5号块段，共有单元232869个，节点447296个。

边界条件：V型斜腿底部采用全部固结约束模拟其与桥墩的连接，对称中心线处的主梁端部采用沿桥轴线方向的对称约束。外荷载模拟，根据整体模型计算结果，在5号端部施加内力荷载。工况一最大悬臂状态：弯矩Mx=-37266KN*m，剪力Fy=-3666KN，轴力Fz=-99345KN（坐标轴方向见图1和图2）；工况二运营过程中最不利状态：弯矩Mx=-85464KN*m，剪力Fy=-7565KN，轴力Fz=-103864KN。 预应力荷载模拟：根据预应力材料的膨胀系数和弹性模量，采用降温等效模拟预应力张拉。

3：计算结果

为了方便查看应力结果，本计算报告主要按俯视图视角和等轴视角来显示计算结果。由于结构对称，在等轴视角时取0号块横桥向的一半剖面示意。

3.1 工况一（最大悬臂状态下）

小结：

1、从图3.1-1~3.1-2中可知，顶板顺桥向应力以受压为主，大部分压应力处于15.3MPa至12.7MPa内。横桥向应力以受拉为主，除中间小区域表层拉应力达到3MPa以外，其余基本在1.22MPa以内。图3.1-3~3.1-4中显示的主拉应力和主压应力计算结果分别和横桥向、顺桥向结果很接近。可见绝大部分顶板应力在安全设计范围内。

2、从图3.1-5~3.1-9中可知，内部混凝土的大部分主拉应力在1.67MPa以内，仅有梗腋处少部分混凝土单元应力超过2.5MPa，并且均分布在表层。大部分主压应力均在17.3MPa以内，仅在少量的块体相交边棱角处压应力达到25MPa。另外，顺桥向、横桥向和竖向的应力结果也基本验证了主拉和主压的应力结果。

3.2 工况二（运营过程中最不利状态）

小结：

1、从图3.2-1~3.2-2中可知，顶板的顺桥向应力以受压为主，大部分压应力在9.1MPa左右。顶板的横向应力以受压为主，少量区域受拉。拉应力均在2MPa以内，压应力均在1.9MPa以内。最大主拉应力在2MPa以内，最大主压应力基本在11.9MPa以内。

2、从图3.2-5~3.2-9中可知，内部混凝土在某些梗腋、顶底板的表层出现了大于2MPa的主拉应力，不过分布深度较浅。其余主拉应力均在1.44MPa以内。绝大部分主压应力均在16MPa以内，块体相交的棱角处出现少量主压应力达到25MPa，不过分布范围很小，且深度较浅。

4、结论

由以上计算结果可以看出，最大悬臂状态和运营过程中最不利状态，0号块混凝土的整体应力情况均较好，绝大部分部位的应力水平都能满足设计要求。几个应力偏大的位置均出现在梗腋、块体相交的棱角处和顶、底板的局部表层。但分布的面积不广，深度较浅。施工中可以考虑适当增加普通钢筋含量，降低开裂风险。

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