参照多尺度模型的钢桁梁节点刚域优化

摘要

在整体节点钢桁梁桥计算中往往采用带刚臂梁单元模拟整体节点板的刚度增强效应以提高计算精度。该文以中山联石湾大桥为工程背景，提出并验证了一种以桁梁多尺度模型为参照对节点刚域模拟进行优化的方法。选取5个连续的标准节段作为研究对象，利用Ansys分别建立刚臂梁单元模型和带节点板子结构的桁梁多尺度模型，并施加相同的边界与荷载条件。以多尺度模型的主桁挠度作为目标挠度，通过改变节点刚臂长度使刚臂梁单元模型主桁挠度与目标挠度拟合，实现挠度拟合时将节点刚臂长度代入全桥模型中进行后续计算，此过程实现了节点刚臂长度的优化。对优化前后的3种模型进行施工过程和成桥状态的计算分析，有限元计算结果与实测数据对比表明：对节点刚域优化后的理论挠度始终与实测数据较吻合，在最大悬臂工况下，将节点区域全部视为刚域的理论最大挠度仅占实测值的26.6%，而不考虑刚域影响的理论最大挠度为实测值的124.1%，其误差反而小于过高估计刚度的情况，说明优化后的计算模型较好地模拟了该桥的实际刚度，而节点刚度增强效应模拟不准确导致的误差反而可能大于忽略刚域的误差。

关键词

钢桁梁 / 节点刚域 / 多尺度有限元模型 / 模拟优化 / 主桁挠度