連續(xù)剛構(gòu)是一種常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式，其主梁連續(xù)、墩梁固結(jié)，既保持了連續(xù)梁無伸縮縫、行車平順的優(yōu)點(diǎn)，又保持了T形剛構(gòu)不設(shè)支座、無須體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)，方便施工，順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度能較好地滿足結(jié)構(gòu)的受力要求，已成為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的首選橋型。但由于連續(xù)剛構(gòu)自身重量大，在運(yùn)營期存在跨中下?lián)虾透拱彘_裂等結(jié)構(gòu)性通病，設(shè)計(jì)時(shí)需要通過計(jì)算，反復(fù)優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)尺寸、梁高變化曲線參數(shù)和縱向鋼束配置，使結(jié)構(gòu)受力達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，從而最大程度上降低安全隱患，保證橋梁結(jié)構(gòu)承載能力。本文采用橋梁有限元計(jì)算軟件YJK. Bridge進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，并與DR.Bridge的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析，供設(shè)計(jì)參考。

一、某連續(xù)剛構(gòu)橋梁概況

該橋主橋?yàn)?8+160+88m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。主橋箱梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，單箱單室截面，箱梁頂板寬16.60m，底板寬9.0m，外翼板懸臂長3.8m；跨中梁高3.75m，根部梁高10.5m，梁高變化采用1.7次拋物線；箱梁腹板在墩頂范圍內(nèi)厚1.20m，從箱梁根部至跨中梁段腹板有0.90m、0.75m、0.60m三種厚度；箱梁底板厚除0號梁段為1.80m外，其余梁段底板從箱梁根部截面的1.35m厚以1.5次拋物線漸變至0.32m；主橋上部采用掛籃懸臂施工，箱梁0號段長14m，懸臂施工標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度為12×3.0m+9×4.0m，全橋共設(shè)3個(gè)合龍段，其長度均為2m，邊跨現(xiàn)澆段長度為6.80m。

主墩采用雙肢薄壁墩，墩身平均高度33.0m，順橋向?qū)挾?.0m，橫橋向?qū)挾?.0m；主墩承臺順橋向?qū)?4.0m，橫橋向長14.0m，承臺高4.5m。主墩采用9根直徑2.2m的嵌巖樁。橋梁荷載方面，該工程考慮結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力張拉荷載、溫度荷載、橋面荷載、沉降、移動荷載、施工階段、收縮徐變作用。

二、主要材料及計(jì)算參數(shù)

主橋箱梁采用C60，主墩墩身采用C50，承臺采用C40，樁基采用水下C35。橋梁鋼筋采用HRB400規(guī)格。主梁鋼絞線采用Ф15.2mm規(guī)格的1860MPa鋼束。其余計(jì)算參數(shù)如下：二期恒載包括橋面鋪裝、護(hù)欄等；并按1.5kN/m考慮過橋管線。不均勻沉降，主墩按10mm計(jì)算，交界墩按5mm計(jì)算。汽車荷載等級：公路-I級?？v向計(jì)算汽車荷載按單向4車道加載，考慮縱向、橫向折減及偏載，汽車荷載的橫向分布系數(shù)為3.12。設(shè)計(jì)合龍溫度取15～18℃，考慮整體升降溫影響：體系升溫25℃，體系降溫25℃。溫度梯度按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2015） 4.3.12條取值，T1取14℃，T2取5.5℃。掛籃自重取1350kN。塑料波紋管管道摩阻系數(shù)mu=0.17,局部偏差系數(shù)k=0.0015。頂推力通過收縮徐變、整體問題效應(yīng)等因素綜合確定為3000kN，采用集中荷載模擬。

三、計(jì)算模型與計(jì)算分析

1、有限元模型

YJK.Bridge是基于多年建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?qū)嵺`后，探索推出的一款橋梁結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件，可以進(jìn)行常規(guī)梁式橋上下部整體分析設(shè)計(jì)。該軟件的快速建模、自動生成有限元模型、智能配束、自動生成施工階段、智能劃分梁格、抗震及抗傾覆等內(nèi)容，在日常設(shè)計(jì)中確實(shí)能提高生產(chǎn)效率。筆者近一年時(shí)間接觸到這款軟件并運(yùn)用軟件進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目的分析設(shè)計(jì)，本文便是基于該軟件的建模分析結(jié)果與過往使用的Dr.Bridge分析結(jié)果進(jìn)行對比。

計(jì)算采用YJK.Bridge進(jìn)行建模分析。下部結(jié)構(gòu)只模擬主橋橋墩，在樁基底設(shè)置固結(jié)約束，在梁端支座處僅進(jìn)行豎向約束模擬；主墩與主梁之間采用剛性連接，主節(jié)點(diǎn)為主梁節(jié)點(diǎn)，從屬節(jié)點(diǎn)為橋墩頂部節(jié)點(diǎn)。模型共416個(gè)單元，446個(gè)節(jié)點(diǎn)；主梁按照施工階段和截面變化進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑植窟M(jìn)行加密；橋墩、承臺按1m單元長度進(jìn)行劃分控制，樁基按5m單元長度進(jìn)行劃分控制。

計(jì)算模型

單元離散圖

2、計(jì)算結(jié)果分析

（1）持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算

正截面抗彎承載能力滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG3362第5.1.2-1條γ0S≤R要求；按照J(rèn)TG3362第5.2.11條規(guī)定進(jìn)行抗剪截面驗(yàn)算，滿足規(guī)范要求。正截面抗彎承載能力驗(yàn)算包絡(luò)圖和斜截面抗剪截面驗(yàn)算包絡(luò)圖分別見下圖。

正截面抗彎承載能力驗(yàn)算包絡(luò)圖

斜截面抗剪截面驗(yàn)算包絡(luò)圖

（2）持久狀況正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

正截面抗裂驗(yàn)算(頻遇)除端截面和墩頂截面不滿足JTG3362第6.3.1條要求外，其余截面均滿足規(guī)范要求；根據(jù)JTG3362第4.3.5條考慮支座寬度的影響，對連續(xù)梁中間支承處負(fù)彎矩進(jìn)行手動折減處理后可滿足規(guī)范要求。斜截面抗裂驗(yàn)算除端截面和墩頂截面不滿足JTG3362第6.3.2條要求外，其余截面均滿足規(guī)范要求；同樣在考慮支座影響對負(fù)彎矩折減處理后可滿足規(guī)范要求。實(shí)際上，如何更好地表示“端截面和墩頂截面”的計(jì)算結(jié)果，筆者認(rèn)為YJK.Bridge軟件應(yīng)該有更為妥當(dāng)?shù)谋硎痉绞健?/p>

正截面抗裂驗(yàn)算圖

斜截面抗裂驗(yàn)算圖

根據(jù)JTG 3362第6.5.3條的規(guī)定，鋼筋混凝土構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件受彎構(gòu)件計(jì)算的長期撓度值，由汽車荷載(不計(jì)沖擊系數(shù))和人群荷載頻遇組合，在梁式橋主梁產(chǎn)生的最大撓度不應(yīng)超過計(jì)算跨徑的1/600，在梁式橋主梁懸臂端產(chǎn)生的最大撓度不應(yīng)超過懸臂長度的1/300。經(jīng)計(jì)算：汽車荷載（不計(jì)沖擊系數(shù)）和人群荷載頻遇組合最大撓度設(shè)計(jì)值fd≤最大撓度允許值fn，滿足規(guī)范要求。

（3）持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算

正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算滿足JTG3362第7.1.5條的要求；斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算滿足JTG3362 第7.1.6條的要求。正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算包絡(luò)圖和斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算包絡(luò)圖分別見下圖。

正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算包絡(luò)圖

斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算包絡(luò)圖

四、計(jì)算成果對比分析

采用DR.Bridge有限元分析程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)算，并對兩套軟件計(jì)算的關(guān)鍵控制截面的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果顯示，除個(gè)別數(shù)據(jù)外，大部分計(jì)算結(jié)果的差異均能控制在10%以內(nèi)。

典型截面計(jì)算結(jié)果對比圖

總結(jié)來看，目前國內(nèi)常用的橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件主要有MIDAS Civil和DR.Bridge等。YJK. Bridge作為近幾年新推出的一款橋梁計(jì)算軟件，具有建模邏輯清晰、視覺界面友好和規(guī)范驗(yàn)算完整的特點(diǎn)，計(jì)算結(jié)果可信。