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T形桥墩就是独柱式墩身与盖梁一起在横桥向呈T形的桥墩。主要特点是占地少,视线开阔,在城市立交桥、引桥和高架路中使用较多。T型的桥墩,不管中间有几个支撑,当车辆行驶在一侧车道时尤甚是在一侧的外侧,不管是哪侧,受力点都有可能会在桥墩的支撑柱以外,了解其受力特点及使用MIDAS CIVIL对其进行计算建模分析,对设计师来说非常重要 。
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将双线T型墩(立柱采用5O:1的坡度)划分 为图1所示的78个单元,共248个节点,采用8~16节点的空间等参元。其中,在应力较为复杂的区域采用16个节点(图1中21、25、26、52、53、61共6个单元),其它单元采用8个节点。
1)将墩体结构视为均质弹性体,以弹性模量 及泊松比表示结构的材料特性;
(2)将作用于支座上的集中力视为均布压力 作用于单元体的某个面上(见图1),弯、扭矩视为作用于该单元的节点力。
经应力分析得出结论:
(1)通过分析双线T型墩的空间受力状态,可以发现应力集中现象非常突出,应力集中系数达2.13。因此, 在实际设计中应着重研究帽梁悬臂根部到立柱的过渡形式,可以考虑用圆弧(或抛物线)平滑过渡,亦可经过二次变坡,有效地减轻应力集中现象。
(2)为适应帽梁与墩身连接处的局部应力的需要, 在其角隅(71号节点)处,应增设一定量的斜筋与箍筋。
(3)墩体应力沿帽梁横向变化不甚明显,在设计时 可沿帽梁横向均匀配筋。
(4)立柱底部有一小块区域受力较为复杂,设 计时应留有一定的安全度。
(5)范围内有两块拉应全桥力控制区节 点附近,设计时要充分配筋。
针对桥梁设计中比较常见的T型桥墩介绍了其从建模到结构分析的全部过程。
1 分析模型与荷载条件:
T型桥墩的结构形态和关于结构模型的大概内容如图1、2所示。
荷载条件考虑垂直荷载(P1)和地震荷载(P2)。
荷载条件1 : 垂直荷载 P1 = 430 kN
荷载条件2 : 地震荷载 P2 = 516 kN
对于边界条件,假设桥墩的下部完全固定。
2 使用节点和单元进行建模:
图3. 输入材料的对话窗口
图4. 输入材料数据
3 利用面单元建立桥墩平面
图5. 板建模助手输入窗口
图10. 定义组
图11. 完成基础
图12. 完成圆柱
图13. 柱子的墩帽
图14. 墩帽上端的面单元
图15. 为墩帽建模而复制节点
图16. 完成墩帽
图17. 完成结构建模
图18. 自由边处于Toggle on的状态
4 输入荷载
图19. 荷载工况对话窗口
图20. 荷载作用位置
图21. 垂直荷载与地震荷载的输入状态
图22. 结构建模完了状态
5 运行结构分析
图23. 选择分析方法
6 查看分析结果
图24. 荷载组合条件的对话窗口
图25 变形等高线图(Displacement Contour)
图26. 最大主应力结果
图27. 在桥墩下部仰视的画面
图28. 定义平面 (Named Plane)
图29. 定义割断面的细部 对话窗口
图30. 切断面应力结果
图31. 定义UCS的结构
图32. 墩帽和与柱连接部的构件内力
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