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有限元分析項(xiàng)目的大橋采用跨徑40 m的簡(jiǎn)支梁支撐結(jié)構(gòu)，寬度是12.75 m，橋梁荷載級(jí)別設(shè)計(jì)為公路I級(jí)。大橋按照雙箱單室波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁的橋跨設(shè)計(jì)進(jìn)行建造，同時(shí)出于增大橫向剛度和抗畸變剛度的目的，在大橋的中部和端部分別安裝5塊和2塊橫隔板。主梁的立面組織圖和橫截面組織圖分別見(jiàn)圖，其中將頂?shù)装褰ㄔ斐珊?8 cm的C50強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)。
波紋鋼腹板選用12 mm厚的Q345c斜腹板，以保證其能夠承受足夠的剪切力與屈曲力，具體組織細(xì)節(jié)見(jiàn)圖。全橋布置縱向體內(nèi)、體外預(yù)應(yīng)力各12束(12-15.24鋼束)，體內(nèi)束置于頂?shù)装逯�，直線形，張拉控制應(yīng)力達(dá)1395 MPa，體外束利用橫隔板轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向的方法被固定于端橫隔梁，張拉控制應(yīng)力達(dá)1302 MPa。
波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋構(gòu)造形式復(fù)雜，波紋腹板抵抗垂直彈性形變的能力與承受垂直剪切力的能力都不足，常規(guī)的桿系單元難以準(zhǔn)確全面地模擬其布局特性，需要利用空間有限元實(shí)體模型展開(kāi)剖析。通過(guò)Ansys系統(tǒng)進(jìn)行建模，頂?shù)装迮c橫隔板采取Solid45實(shí)體單元、波紋鋼腹板采取She1163彈性板殼單元、預(yù)應(yīng)力束采用Link8索單元模擬。體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力都利用等效荷載法給予，體外預(yù)應(yīng)力束于中橫隔板改變方向的地方與端橫隔板固定的一頭進(jìn)行節(jié)點(diǎn)自由度耦合以確保體外束節(jié)點(diǎn)與混凝土節(jié)點(diǎn)位置變化一致。
根據(jù)公路I級(jí)車(chē)道的荷載相關(guān)規(guī)定，將試驗(yàn)橋梁的汽車(chē)活載設(shè)置如下：均布荷載qk=10.5 kN/m，集中荷載pk=320 kN。由于大橋自身的重量與預(yù)應(yīng)力荷載布局平衡，一般不會(huì)改變大橋于偏心活載效用下的偏心增大系數(shù)，因此僅根據(jù)對(duì)稱(chēng)加載和偏心加載兩種情況得出大橋的偏載系數(shù)。
取主梁八分點(diǎn)斷面下底板的偏載側(cè)角點(diǎn)，提取法向應(yīng)力和法向應(yīng)力放大系數(shù)，同時(shí)在上述斷面的鋼腹板中心交匯點(diǎn)，提取切應(yīng)力且得到活載切應(yīng)力放大系數(shù)。
對(duì)于波紋鋼腹板組合梁橋，不管是正應(yīng)力還是剪應(yīng)力，大橋的偏載系數(shù)都不是一個(gè)常量。全橋正應(yīng)力分布呈現(xiàn)兩端低、中心高的趨勢(shì)，由于受到端橫隔板的約束較強(qiáng)，支座及支座附近的斷面的活載法向應(yīng)力放大系數(shù)較高，最高值達(dá)到1.648，而其余地方的斷面的法向應(yīng)力放大系數(shù)一般介于1.0-1.4之間。
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