腋角剛域效應(yīng)在單艙綜合管廊結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

李彬雙 劉佳

(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 100082)

引言

城市綜合管廊工程標(biāo)準(zhǔn)斷面一般采用閉合框架結(jié)構(gòu)形式, 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 通常采用設(shè)置腋角的方式改善閉合框架結(jié)構(gòu)的受力性能。然而在目前桿系有限元的分析方法中, 尚無(wú)法量化考慮腋角剛域效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)。 本文通過(guò)確定腋角剛域效應(yīng)范圍, 研究了腋角尺寸、 頂板厚度、 側(cè)墻厚度、 頂板側(cè)墻線(xiàn)剛度比等因素變化對(duì)剛域效應(yīng)范圍的影響； 并根據(jù)ABAQUS 模型分析結(jié)果數(shù)據(jù), 擬合出判定腋角剛域效應(yīng)范圍的計(jì)算公式, 最后以實(shí)際工程為例進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 剛域效應(yīng)范圍確定

為研究剛域效應(yīng)范圍, 以某單艙管廊結(jié)構(gòu)為例, 分別對(duì)有腋角結(jié)構(gòu)與無(wú)腋角結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析, 結(jié)構(gòu)尺寸示意如圖1 所示。

結(jié)構(gòu)尺寸、 材料與加載條件見(jiàn)表1。

圖1 結(jié)構(gòu)示意(單位: mm)Fig.1 Schematic diagram of the structure (unit: mm)

表1 結(jié)構(gòu)尺寸、 材料與加載條件Tab.1 Structural dimensions, materials and loading conditions

鋼筋采用桁架單元, 混凝土采用C3D8R 單元, 混凝土材料采用塑性損傷模型[1,2], 建立ABAQUS 數(shù)值模型, 進(jìn)行模擬分析。

文獻(xiàn)[3, 4]中提出利用箱涵結(jié)構(gòu)頂板變形和變形增長(zhǎng)率的分析方法確定箱涵結(jié)構(gòu)的剛域范圍和判別標(biāo)準(zhǔn), 即頂板豎向位移沿軸線(xiàn)方向的增長(zhǎng)率較小且無(wú)明顯增大的范圍為剛域效應(yīng)影響范圍。 本文采取同一判別標(biāo)準(zhǔn)確定剛域范圍, 研究案例的頂板變形Δ及變形增長(zhǎng)率β如圖2 所示,腋角剛域影響范圍Lg及頂板最大變形Δmax、 頂板鋼筋最大拉應(yīng)力σy與頂板混凝土最大壓應(yīng)力σc值等結(jié)果見(jiàn)表2。

圖2 頂板……