港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元分析

李延文

【摘要】港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥，从桥梁的組成部分来看，其中最为明显且最为重要的就是连续梁桥，此桥梁混合而成，其在建设后其具有很多的优点，例如：使用寿命长、通行车辆速度较快、交通量不断增加等，这些特点就会促使桥梁发生疲劳现象。因此本文针对港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元进行分析和探讨。

【关键词】港珠澳大桥；钢—混组合连续梁桥；疲劳特性

由于我国经济的快速发展，带动我国交通工程行业也在飞速的进步，在这其中，进步最快的是桥梁工程行业。对此，很多人都认为，保证桥梁施工的安全在很大的程度上就是保证整个道路施工工程的安全，本文主要针港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥进行探讨，其桥梁的长期运作导致其疲劳性加剧。

一、钢—混组合连续梁桥现状

钢-混凝土结构的组合梁，又被称作是结合梁，这种梁结构是一种新型的结构模式，名字也是因为其主要的构建，以及组合方式得来的。这个结构是将钢与混凝土板通过特殊地方式进行连接，构成一个主体，然后投入使用的一种梁结构。这两种材料因为其组合方式的不同，所以在应用的过程中，也可以因为其组合方式被称为叠合梁与混合梁两种。首先叠合梁就是表明，这两种材料在进行组合的过程中，梁横截面上是可以清晰的看见两种材料的。其次就是混合梁，这种梁在使用的过程中，与叠合梁不同，其材料在使用的过程当中看不见，本文在进行阐述的过程中，所涉及到的梁结构都是以叠合梁为例进行阐述的，如果没有在文中特别的指出，文章所提到的就都是叠合梁。

二、钢—混组合连续梁桥疲劳性现状

就现在的状况来看，当对钢-混组桥梁的疲劳问题进行分析时，其主要的研究方向大概可以分为两个方面，首先就是在对其进行研究的过程中，要对桥梁本身所产生的疲劳问题进行研究。从而能直观的得到影响桥梁疲劳度的众多因素，并且对这些因素绘制一个可以直观反映桥梁疲劳度的曲线。其次就是在对桥梁的疲劳度进行分析的过程中，应该将分析的一部分注意投入到运营过程中所造成的桥梁损伤。特别是汽车荷载造成的影响。通过对这些数据进行统计，制作出桥梁在使用期间所受到的荷载而造成的疲劳系谱。

三、钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元定义

有限元计算方法出现的时间为上个世界流失年代左右，因为那时，计算机技术已经出现，并且表现出迅猛发展的态势，这种计算方法就随着计算机技数的快速发展而被广泛的应用。这种计算方法在运用的过程中，其基本的运算思想就是要将这个结构通过一定的方式，使其发生离散，最后将需要进行计算的部分看做是一种由很多细微部分构成的，这些细微的部分我们可以称之为子域，这些子域尽管已经离散化，但是在某种程度上，也是拥有一定联系的，这些小的单元通过一种有限的节点进行连接。正是这样，这些结构可以被随意的划分，可以拥有不同的尺度、不同的形状，正因如此，有限元计算法所适用的范围是相对较为复杂的图形或者是材料、结构、边界条件，应用的范围也是十分广泛的。

四、港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元

（一）有限元建立

此次对港珠澳大桥其混组合中的连续梁桥在创建三维有限元的模型时，将应用Midas FEA软件来实现，应用实体单元来模拟混凝土桥面板，应用板单元对进行钢箱梁横撑模拟，应用板单元以及实体单元两者相联合对钢箱梁进行模拟，应用钢筋单元对预应力筋进行模拟，应用实体单元来模拟剪力钉，最后，应用布尔运算，对钢主梁同混凝土板及剪力钉三者间其互相连接的数据进行分析运算。由于在进行计算过程中所采用的是布尔运算，所以会产生大量的不规则的图形，在最后阶段，为了能够保证整个网格的质量，所以需要将这些网格通过实体网络对其进行划分，最后形成一个四面体的网格，在这个过程中，工作人员应该对整个网格的质量进行监控。在材料的选择上，需要其与实体的桥梁设置相同的参数。

（二）疲劳荷载普确立

现阶段，想要获得桥梁运营期间的车辆荷载疲劳情况的荷载普，主要的方法有三种，并且其精确性也可以得到一定的保障，这三种方法分别是规范法、统计法、实测法。首先可以先介绍规范法。规范法在使用过程中，需要对桥梁在设计阶段可以承载的最大荷载量有所了解，这些车辆可以被定义为疲劳车。当对桥梁没有一个明确的可靠地交通数据时，就需要用这种方法对桥梁的疲劳度进行测量，从而得到相对可靠的荷载谱。其次介绍一下统计法，统计法重要的计算方法就是对相对的交通量、交通情况进行调查，从而得到疲劳车的种类，这种对于方法相对于第一种方法而言，其预测结果更为准确，但是其也有一定的弊端，就是在使用的过程中，需要大量的时间，并且在物力、财力的投入上都相对较大。最后就是实测法，这种方法是最为可靠的一种，但是其适合用于正在施工的桥梁当中。

港珠澳大桥在设计阶段，就被设计为一座钢-混结构的桥梁，并且在进行施工的过程中发现，钢混结构在建筑结构中，存在着大量的优点。由于桥梁在施工阶段就需要对桥梁的荷载普进行了解，但是大桥还在建设过程当中，就需要有专业的技术对桥梁的疲劳荷载谱进行整理。本文通过对大桥采用规范法与调查统计法来对桥梁进行研究，找到最终需要得到的桥梁疲劳荷载数据。

结束语

综上所述，文章通过对港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥疲劳性进行分析，可以明确的找到这些疲劳性所产生的原因，对此工作人员可以对其进行防治，从而大大的提高道路桥梁的使用安全，并且在一定程度上增加桥梁的使用寿命，从而促进我国道路交通事业的蓬勃发展。

参考文献

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