某桥钢筋混凝土箱型梁优化设计箱型截面梁桥世界之最( 二 ) _箱型截面梁桥世界之最

表2 桥梁截面优化后的最优解 *原图
从上表可知，桥梁经优化后的体积降低了10.30%，使材料用量也降低了50.4590m3 。桥梁经优化之后，使得桥梁在满足结构安全性的基础上，符合经济最合理的要求。
4 桥梁结构分析为分析优化后桥梁的应力以及位移，本文设置了以下4种工况:
【某桥钢筋混凝土箱型梁优化设计箱型截面梁桥世界之最】工况一:仅在重力下桥梁的应力与位移;
工况二:在重力和风荷载作用下桥梁的应力与位移;
工况三:在重力和车辆荷载作用下桥梁的应力与位移;
工况四:在重力，风荷载以及车辆荷载作用下桥梁的应力与位移;
所得结果如图3所示，因篇幅所限，本文仅列出部分数据。
(1)位移分析
图3 工况一桥梁位移示意图 *原图
从所得数据可知，在工况一时，桥梁仅在重力作用下在其中部位置有5.610mm的最大位移值;在工况二时，桥梁在重力以及风荷载作用下在其中部位置有5.634mm的最大位移值，相比于工况一而言，其变形仅有0.00026mm的增加值，可知对于该桥梁的位移而言风荷载的影响较小;在工况三时，桥梁在重力以及车辆荷载的作用下桥梁在中部位置有9.093mm的最大位移值，相比于工况一而言，其变形约有3.483mm的增加量，因此可知对于该桥梁而言车辆荷载有较大的影响;在工况四种，桥梁在三种荷载的共同作用下桥梁中部有着9.106m的最大位移值。在上述四种工况中，工况四为的工况条件最为复杂，但其仍然满足桥梁对最大挠度的要求，因此该桥梁的挠度控制满足要求。
(2)应力分析
工况一中，桥梁仅在重力作用时在桥梁底部有着3.6MPa的最大主拉应力值。鉴于该桥梁建模时未将钢筋以及所施加的预应力考虑进去，因此虽然C40混凝土的抗拉强度设计值比试验所得的第一主拉应力值小，但因两者相差较小，故认为其满足要求，此后三种工况也是如此考虑。对于工况一中的第三主应力，其在边跨边缘处有-6.29MPa的最大压应力值。
在工况二中，桥梁在重力以及风荷载的作用下桥梁底部有着3.6MPa的第一主应力值以及在边跨边缘位置有着-6.43MPa的第三主应力值。
在工况三中，桥梁在重力以及车辆荷载的作用下在桥梁边跨中部区域有着5.35MPa的第一主应力，在桥梁中部位置有着-9.58MPa的第三主应力值。
在工况四中，桥梁在重力，车辆荷载以及风力的作用下，其在边跨中部桥梁底部处有5.35MPa的第一主应力出现，在桥梁的中部位置有-9.58MPa的第三主应力出现。
(3)优化后应力变形结果及分析
在对该桥梁的截面进行优化时仅需对其最危险工况下进行优化，即仅需优化工况四作用下的桥梁截面。本文将通过对比优化前后桥梁的应力及位移变化情况，以确定优化方案效果。
(1)优化后的位移分析
图4 优化后的位移 *原图
桥梁在优化之后，在工况四的情况下，其在桥梁中部位置仅有10.844mm的最大位移，桥梁的中跨位置有30mm的挠度极限值，因此优化后结构的挠度满足要求。
(2)优化后的应力分析
在优化后，桥梁在工况四的荷载作用下，在其边跨中部桥梁底部有6.16MPa的第一主应力值，在桥梁中部位置有-9.85MPa的第三主应力值。优化后桥梁的第一主应力以及第三主应力相比于优化前均有所增加，但其增量仍在可控范围内，因此可知，该优化设计方案可行。
5 结语本文通过有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土桥梁进行建模分析，在本次优化设计时主要的优化对象为桥梁的构件尺寸。在不同工况下，对比计算桥梁在优化前后的应力和位移结果，经分析可知，虽优化后桥梁的应力以及应力相对而言均有所增加，但增加后的应力以及应变仍在限制值内，并且优化后减少了桥梁的整体体积，使桥梁更具经济性。

某桥钢筋混凝土箱型梁优化设计 箱型截面梁桥世界之最( 二 )

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