某鋼錨箱式錨固結(jié)構(gòu)彈塑性力學(xué)性能分析

彭 濤

(湖南聯(lián)智科技股份有限公司, 湖南 長沙 410200)

鋼錨箱式錨固結(jié)構(gòu)以其整體性好、剛度大等優(yōu)點，在大跨徑斜拉橋和鋼拱橋中廣泛應(yīng)用。目前我國已經(jīng)開展多項關(guān)于鋼錨箱的研究，主要研究成果包括鋼錨箱的傳力機理、各板件受力特性、外荷載產(chǎn)生附加彎矩對鋼錨箱及鄰近區(qū)域鋼箱梁的受力影響等[1-2]。考慮到鋼錨箱式錨固結(jié)構(gòu)板件眾多，受力較為復(fù)雜，須建立較為精細的空間有限元模型進行仿真分析。本文以某鋼拱橋鋼錨箱為研究對象，建立局部精細化有限元模型，分析其彈塑性力學(xué)行為，研究成果可為鋼錨箱破壞機理研究提供參考。

1 工程概況

某大跨徑鋼拱橋橋跨布置為(50+160+50)m，橫向分為2條拱肋，截面形式為單箱單室鋼箱梁截面，兩片拱肋之間通過設(shè)置橫撐和斜撐形成整體，橋面為格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，系梁為鋼箱梁，橫梁為工字梁(見圖1)。取系梁錨固區(qū)鋼錨箱為研究對象。鋼錨箱分為錨墊板、加勁肋、支撐板、承壓板、反力加勁肋、系梁腹板及加勁板等主要構(gòu)件，其中支撐板、加勁板、承壓板等主要受力板件采用Q420鋼材，其余板件采用Q345鋼材，板件之間通過焊接形成整體，加勁板上設(shè)置錨固螺栓。鋼錨箱平面構(gòu)造見圖2。

圖1 鋼拱橋橋型布置圖(單位： m)

圖2 鋼錨箱平面構(gòu)造示意圖(單位： cm)

2 有限元模擬

根據(jù)設(shè)計圖紙，使用有限元軟件建立鋼錨箱空間有限元模型，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，取半結(jié)構(gòu)進行計算分析。錨墊板厚度較大，故采用Solid45三維實體單元模擬，其余部分板件較薄，使用Shell181殼單元模擬，2種不同的單元之間通過MPC184單元綁定接觸[3-4]，采用六面體映射法劃分網(wǎng)格。……