UHPC拱橋局部受力性能仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10350UHPC拱橋局部受力性能仿真分析案例 12621.1UHPC拱圈局部穩(wěn)定分析 157231.1.1腹板高厚比 1322461.1.2加勁措施 33891.2接縫構造分析 6297341.2.1接縫構造形式 6243261.2.2牛腿式接縫 9261241.3橫隔板分析 1226161.1.1橫隔板的構造形式 133641.1.2橫隔板間距 135991.1.3頂板加厚影響 15222591.4拱腳受力分析 16292361.4.1拱腳變化段長度的影響 16142391.4.2拱腳處截面尺寸的設計 17由于UHPC超高的強度，在設計時候，會傾向于輕型化的設計，傾向于采用更小的板厚，以便發(fā)揮其優(yōu)異的材料性能。但是過小的截面尺寸，會引發(fā)一些局部設計的問題，比如：①拱圈的局部穩(wěn)定；②拱橋的接縫構造分析；③橫隔板部位的分析；④拱腳受力分析。本章節(jié)將依次對著四個問題進行討論。1.1UHPC拱圈局部穩(wěn)定分析1.1.1腹板高厚比由于UHPC具有高強度、高韌性特征，這使得在材料應用于橋梁設計時有如鋼結構橋梁設計般采用薄壁方案，從而會引起局部失穩(wěn)等問題。在分析UHPC的局部穩(wěn)定問題上，由于UHPC材料和鋼材特性接近，張云[45]利用鋼結構設計規(guī)范對UHPC拱圈截面的局部穩(wěn)定性進行了驗算，規(guī)范中驗算局部穩(wěn)定主要是對鋼拱截面腹板的高厚比和頂?shù)装宓膶捄癖冗M行了規(guī)定?？芍拱宓母吆癖群晚?shù)装宓膶捄癖仁怯绊懝叭植糠€(wěn)定的重要因素。本節(jié)擬采用有限元的方法對UHPC拱圈的局部穩(wěn)定進行模擬分析，由于前文已對頂?shù)装宓暮穸茸隽苏w分析的比較，因此本節(jié)主要分析截面腹板的高厚比對拱圈局部失穩(wěn)的影響，為以后UHPC拱橋的相關設計提供參考。在選擇分析的部位時，考慮拱腳處的軸力最大，且每一個拱上立柱下方需設置橫隔板增加其局部的剛度，故選取為拱腳至第一個拱上立柱下方的拱圈進行屈曲分析。建立的Abaqus模型如圖3-1所示，模型左側全固結，模型右側與參考點運動耦合，在該點上添加內力邊界條件，內力為Midas中提取的拱腳至第一個拱上立柱下方拱圈節(jié)段右端的內力，對應的工況為標準組合。由于改變了腹板厚會影響整體計算的結果，彎矩和剪力會有較大的不同，而軸力差別不會太大，故在提取內力時僅提取軸力作為內力邊界條件，如表3-1所示，比較時忽略其他因素對結果的影響。圖3-1Abaqus有限元計算模型圖表3-1接縫Abaqus有限元計算模型力學邊界表格荷載組合軸力（kN）恒×1+活×1-12360.81原始拱圈截面的腹板厚10cm，腹板高110cm，高厚比為11。選取腹板厚度為5cm、6cm、8cm進行計算，荷載參數(shù)不變，計算后得到的結果如圖3-2和表3-2所示。a）腹板厚5cmb）腹板厚6cmc）腹板厚8cmd）腹板厚10cm圖3-2腹板局部穩(wěn)定分析結果表3-2腹板局部穩(wěn)定分析結果表腹板厚（cm）56810腹板高厚比22.0018.3311.7511.00局部穩(wěn)定系數(shù)7.0910.8717.5232.08由計算結果可得出以下結論：①當腹板高厚比由11增加至22時，局部穩(wěn)定系數(shù)減少了77.8%。腹板厚度對局部穩(wěn)定的影響很大。②局部失穩(wěn)均發(fā)生在二階模態(tài)或三階模態(tài)下，一階失穩(wěn)均為整體失穩(wěn)?？梢娫诟拱迦?~10cm間，控制設計的主要為結構的強度?？偨Y，一般的混凝土箱拱截面設計腹板的厚度為12~15cm。而使用UHPC材料可以使腹板厚度減小至5cm，按理UHPC腹板厚度還可以繼續(xù)減小，但隨著腹板減小，結構安全的控制因素將由強度控制變?yōu)榫植糠€(wěn)定控制。故在UHPC拱橋設計中，推薦UHPC拱圈截面腹板高厚比取值不超過20。1.1.2加勁措施拱橋朝著大跨徑發(fā)展，隨著拱橋跨徑的增加，UHPC拱橋拱圈高度的增加，會引起局部穩(wěn)定的問題。本節(jié)將分析兩種加勁措施——增加縱向加勁和增加環(huán)肋[46]，對拱圈局部穩(wěn)定的影響，得出加勁措施對局部穩(wěn)定的改善規(guī)律，為以后的UHPC拱橋設計提供一些經驗。鋼橋中通過設置加勁來提高結構的局部穩(wěn)定。而UHPC材料與鋼的特性相似，故在UHPC拱圈中設置加勁來改善拱圈的局部穩(wěn)定的方案具有可行性。方案考慮在腹板位置處設置縱向的加勁，鋼結構規(guī)范里指出加勁設置的影響因素包括加勁的個數(shù)和加勁的高厚比。以下將分別針對兩個影響因素對結構的加勁效果展開分析討論。模型取前文有限元分析的5cm腹板厚的拱圈，力學邊界條件如表3-1所示，拱腳處全固結。根據相關資料得出，加勁的厚度最小取值應與拱圈的腹板厚度相同，故分析時取加勁的厚度為5cm。首先分析加勁的個數(shù)對拱圈局部的穩(wěn)定影響，如圖3-3所示，對比分析采用了3種方案。分析所用節(jié)段和前文相同，僅增加腹板加勁的道數(shù)為1道、2道和3道。計算結果如表3-3所示。方案一方案二方案三圖3-3三種方案的截面圖（單位：cm）表3-3不同高厚比的屈曲模態(tài)圖方案類型方案一方案二方案三屈曲模態(tài)圖屈曲模態(tài)系數(shù)8.868.959.37由結果可以得出以下結論：①三種局部穩(wěn)定失穩(wěn)模態(tài)均發(fā)生在二階模態(tài)下。方案一的局部穩(wěn)定系數(shù)由不加勁情況下的7.09提高到了8.86，增加了24.9%。②方案一和方案二下的局部穩(wěn)定系數(shù)差別很小，方案三相比方案一提高了5.8%。相比之下，方案一為最優(yōu)的選擇。在UHPC拱橋結構發(fā)生局部失穩(wěn)時，可通過在腹板設置縱向加勁改善局部穩(wěn)定，縱向加勁的道數(shù)推薦為1道，設置位置在腹板的中間。接下來分析加勁的高厚比對局部穩(wěn)定帶來的影響，由前文所述，分析時考慮加勁的道數(shù)為1道，設置加勁的截面如圖3-4所示。對比分析采用了3種方案。分析所用節(jié)段和前文相同，只將設置高厚比為1:1、2:1、3:1。計算結果如表3-4所示。a）加勁高厚比1:1b）加勁高厚比2:1c）加勁高厚比3:1圖3-4縱向不同高厚比截面示意（單位：cm）表3-4不同高厚比的屈曲模態(tài)圖高厚比1:12:13:1屈曲模態(tài)圖屈曲模態(tài)系數(shù)8.8611.451.92由計算結果可以得出以下結論：①加勁高厚比由1:1增加至2:1，局部穩(wěn)定系數(shù)增加了29.2%。增加加勁的高厚比在一定范圍內對拱圈局部穩(wěn)定有改善作用。②高厚比為3:1時，加勁在結構失穩(wěn)前發(fā)生了失穩(wěn)，此時加勁設置無效。在UHPC拱橋結構發(fā)生局部失穩(wěn)時，可通過在腹板處設置1道縱向加勁改善局部穩(wěn)定，此時高厚比推薦值為1:1或2:1。接著分析另一種加勁措施——增加環(huán)肋對拱圈局部穩(wěn)定的影響。環(huán)肋是一種類似橫隔板的環(huán)向加勁的構造。其提供的剛度雖然較橫隔板小，但其也能夠提高構件的局部穩(wěn)定性。以下將針對環(huán)肋設置的位置以及個數(shù)進行分析。分析時擬取環(huán)肋的截面，如圖3-5所示。環(huán)肋的厚度最小取值應與拱圈的腹板厚度相同，故在分析時取環(huán)肋的厚度為5cm。分析節(jié)段與前文一樣，邊界條件和荷載設置相同。計算結果如表3-5所示。圖3-5增加環(huán)肋后截面示意（單位：cm）表3-5增加環(huán)肋后局部穩(wěn)定影響分析結果環(huán)肋位置不設環(huán)肋節(jié)段1/2節(jié)段1/3和2/3屈曲模態(tài)圖屈曲模態(tài)系數(shù)7.097.157.16由計算的結果可得出以下結論：在節(jié)段1/2或在節(jié)段1/3和2/3處增加環(huán)肋加勁對拱圈局部穩(wěn)定影響不大。在節(jié)段1/2處設置環(huán)肋僅比不設環(huán)肋下的局部穩(wěn)定系數(shù)增加了0.8%。除拱上立柱下方需設置橫隔板增加剛度外，在拱圈的其余地方按構造要求設置環(huán)向加勁即可。故在UHPC拱橋結構發(fā)生局部失穩(wěn)時，不推薦采取增加環(huán)肋加勁的措施來提高拱圈的局部穩(wěn)定。1.2接縫構造分析1.2.1接縫構造形式接縫是節(jié)段預制拼裝UHPC拱橋的特殊構造，也是受力相對薄弱的環(huán)節(jié)，需要關注和分析。經過文獻研究發(fā)現(xiàn)，目前國內外針對UHPC的接縫的研究大多集中在實驗階段，通過實驗探究UHPC接縫的破壞形式和受力特點，還尚未和實際工程相結合起來，其有關構造設計方面的研究還較少。所以本節(jié)從設計的角度出發(fā)，去研究討論UHPC接縫的構造形式和設計參數(shù)。目前有很多論文對預制拼裝梁橋的接縫進行了研究，而對于拱橋的接縫的設計研究比較少。故在討論UHPC節(jié)段預制拼裝拱橋的接縫構造時，參考了預制拼裝梁橋。橋梁接縫目前主要有三種方式：濕接縫﹑膠接縫、干接縫。濕接縫主要是在梁節(jié)段間現(xiàn)澆混凝土；膠接縫的關鍵是在節(jié)段間涂抹一層環(huán)氧樹脂膠；干接縫是指僅利用預應力將兩相鄰節(jié)段。拱橋常用的接縫為濕接縫和膠接縫，對于使用干接縫的使用研究的少。拱橋屬于主要為受壓的結構，較大的軸力可以模擬預應力對梁的影響，故使拱橋節(jié)段之間使用干接縫有了可能性。常用的普通混凝土預制梁橋的接縫構造形式有斜接式、階梯式、剪力鍵連接式和抗剪齒塊式等四種。UHPC的接縫形式也與此類似。除此之外，張策[47]提出了適用于懸臂拼裝工法構造簡單的牛腿式接縫；陳彥羽[48]提出預制RPC梁段+抗剪齒塊式接縫+高強螺栓連接的接縫形式。對于UHPC拱橋預制拼裝，先試探性使用單個大健齒接縫、牛腿式接縫和平接縫三種接縫形式進行受力對比。如圖3-6所示，單個大健齒接縫的接縫寬度為5cm，牛腿接縫的接縫寬度為5cm。圖3-6接縫構造示意圖在第2章里已對拱肋進行了分段，拱肋的分段見前文圖2-1所示。接縫的模擬采用三維實體單元模擬，模型如圖3-7所示。模型取第一段拱肋分段處左右共長6m的距離。模型均采用C3D8R六面體實體單元模擬，網格尺寸分兩段控制，接縫附近的節(jié)段單元尺寸為2cm；其余的為5cm。模型左側與參考點RP-1耦合，在該點上添加完全固定約束。模型右側與RP-2進行運動耦合，在該點上添加內力邊界條件。在Midas中提取第一拱肋節(jié)段右端的內力。在本節(jié)模型加載的力學邊界條件如表3-6所示。圖3-7接縫ABAQUS有限元計算模型圖表3-6接縫Abaqus有限元計算模型力學邊界表格荷載組合軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN*m）恒×1+活×1-11602.47-686.74-1550.91本模型模擬的接縫為干接縫。接觸面的接觸關系的模擬對計算有著較大的影響。接觸屬性的定義分為切向行為和法向行為：①切向行為定義為各向同性摩擦，UHPC之間的摩擦系數(shù)取推薦值0.6；接觸面剪應力無限制，即接觸面的相對錯動的摩擦一直存在。最大彈性滑動位移設置為表面特征尺寸的1%，這是設置接觸面相對滑動的大小。法向行為定義為“硬”接觸，即接觸面兩個單元間距為零時，即百分百傳遞應力；允許接觸后可再分離。接觸主表面選擇有著固定約束的節(jié)段一側表面，從表面選擇施加內力的節(jié)段一側表面。計算結果如表3-7所示。表3-7接縫ABAQUS有限元計算結果類型單個大健齒接縫牛腿式接縫平接縫主拉應力云圖主壓應力云圖剪應力云圖由計算云圖看出，使用單個大健齒接縫、牛腿式接縫和平接縫，最大主拉應力、最大主壓應力和剪應力均在合理范圍之內。除了主壓應力，每種接縫均有軸力控制，相差不大。對于主拉應力和剪應力的對比，平接縫小于牛腿接縫，牛腿接縫小于單個大健齒接縫。平接縫只適用于理想狀況下，真實施工中使用得很少，而大部分使用的是牛腿式接縫。為了進一步簡化接縫處的構造，因此下文主要探討牛腿式接縫在UHPC拱橋上的可適用性并對參數(shù)取值進行比選分析。1.2.2牛腿式接縫如圖3-8所示，牛腿式接縫主要由3個因素影響[49-50]：傾角θ、接縫寬度a、牛腿高與梁高比h1/h。本節(jié)將采用Abaqus軟件分別對三種因素進行數(shù)值分析比較，確定受力規(guī)律。首先對接縫寬度a進行比選，采用單一變量法，傾角θ為0°、牛腿高與梁高比h1/h為1/2。計算結果如表3-8所示。圖3-8牛腿接縫示意圖表3-8接縫寬度比選計算結果類型5cm10cm15cm主拉應力云圖剪應力云圖壓應力云圖由計算云圖看出，當接縫寬度a從5cm增大至15cm時，接縫處的最大拉應力幾乎沒變化，最大值為2.2MPa，小于120MPa的UHPC材料極限抗拉強度的標準值6MPa，在合理范圍內。剪應力和壓應力也均在合理范圍內，數(shù)值改變得不大，這是因為拱橋主要為受壓的結構，壓力大而剪力小，最大壓應力主要由軸力控制。故在UHPC拱橋實際工程的計算中，推薦接縫寬度a滿足構造和施工要求即可。接下來對接縫處傾角θ進行比選，同樣采用單一變量法，接縫寬度a取5cm、牛腿高與梁高比h1/h為1/2。接縫處傾角θ分別取0°、30°、45°。計算結果如表3-9所示。表3-9接縫傾角比選計算結果類型0°30°45°主拉應力云圖剪應力云圖壓應力云圖由計算云圖看出，當傾角變化至45°時，接縫處的最大拉應力增加了57%，最大拉應力為1.1MPa，小于120MPa的UHPC材料極限抗拉強度的標準值6MPa，剪應力在傾角度數(shù)增加的過程中不斷增加，最大主壓應力幾乎沒變化，所有的值均在合理范圍內。經對比，傾角為0°時，受力性能更好。故在UHPC拱橋實際工程的計算中，推薦接縫處傾角度數(shù)設為0度。最后對牛腿高與梁高比h1/h進行比選，采用單一變量法，接縫寬度a取5cm、傾角θ取0°。牛腿高與梁高比分別取1/2，2/5，1/3。計算結果如表3-10所示。表3-10牛腿高與梁高比比選計算結果類型1/22/53/5主拉應力云圖剪應力云圖壓應力云圖由計算云圖看出，當牛腿高與梁高比取2/5時，接縫處的最大拉應力較牛腿高與梁高比為1/2時有所減小，但最大拉應力為2MPa，在合理范圍內。但剪應力和最大壓應力數(shù)值變化較小。在UHPC拱橋實際工程的計算中，推薦牛腿高與梁高比小于1/2，這樣可以對接縫處最大拉應力有改善作用。綜合來說，考慮安全性，UHPC預制拼裝拱橋常用的接縫還是應選擇濕接縫或膠接縫，但使用干接縫具有一定的可行性。且本節(jié)對牛腿接縫的控制因素進行了建模分析比選，結論得到在滿足接縫構造和施工要求的情況下，接縫寬度為5cm滿足受拉和抗剪的受力要求，傾角0°比傾角30°和45°更合適，牛腿高與梁高比小于1/2對接縫處最大拉應力有改善作用。而拱橋主要為受壓的結構，故不分析最大主壓應力。1.3橫隔板分析UHPC處于一種鋼和普通混凝土之間材料，其強度也正好處于二者之間，那么UHPC拱橋的設計可以同時借鑒鋼拱橋和混凝土拱橋的設計思路[51]。一般普通混凝土箱拱橋為了提高拱箱的抗扭能力，加強箱壁的局部穩(wěn)定性，會在拱箱預制節(jié)段的端部，吊扣點處，以及拱上立柱下方設置橫隔板。而對于鋼箱梁來說，板厚較小，板的局部穩(wěn)定問題和薄壁箱梁的扭轉畸變問題突出。所以鋼箱梁采用了密橫隔板的設置，間距一般在2m~4m。密集的橫隔板主要是約束頂板在車輪荷載下的變形；增強腹板的局部穩(wěn)定性；增強腹板的抗剪性能；提高箱梁的空間受力性能。根據對鋼和普通混凝土箱梁的分析，UHPC也同樣需要設置橫隔板。橫隔板的剛度應該在鋼和混凝土箱梁橋之間。由于UHPC材料使結構輕型化，拱上立柱下方結構復雜，導致拱上立柱下方的橫隔板的設置會出現(xiàn)局部剛度失穩(wěn)的問題，因此本節(jié)選取立柱下方拱圈內的橫隔板進行分析，具體內容包括：（1）本橋為預制拼裝結構，橫隔板與拱圈的連接形式將直接影響施工效率。（2）拱上立柱下方處設置了兩道橫隔板，與拱圈的腹板形成了框架結構，用于承受拱上立柱傳遞下的荷載，導致立柱下方拱圈頂板的下緣將產生較大的拉應力。該部分拉應力大小與橫隔板的間距和立柱下方拱圈頂板厚度有關。故接下來將從橫隔板與拱圈的連接形式、橫隔板的間距以及拱上立柱下方頂板局部加厚三個方面分別進行分析研究。1.1.1橫隔板的構造形式橫隔板與拱圈的形式可設置為與拱圈垂直的形式，這樣設置橫隔板是便于工廠預制，也可設置為與拱上立柱平行的形式，這樣設置傳力路徑更明確，如圖3-9和圖3-10所示。故針對這兩種形式進行分析。圖3-9橫隔板與拱圈垂直設置圖3-10橫隔板與拱上立柱平行設置兩種設置形式相比，采用橫隔板與拱圈垂直設置的形式，其優(yōu)點是：結構整體性好，對于預制拼裝構件施工方便，模板容易制作，澆筑方便。采用橫隔板與拱上立柱平行設置的形式，其優(yōu)點是：傳力路徑明確，能有效傳遞拱上立柱的荷載；缺點是：預制構件時模板不便于制作，且可能由于施工誤差導致施工完成后傳力模式出現(xiàn)偏差，增加了施工難度。因此橫隔板應選取與拱圈垂直設置的形式更合適。1.1.2橫隔板間距由前文分析得，立柱傳遞給拱圈的荷載使立柱下方拱圈頂板的下緣將產生較大的拉應力，而該部分拉應力大小與橫隔板的間距和立柱下方拱圈頂板厚度有關。本節(jié)將從橫隔板的間距因素著手，采用單一變量法，拱上立柱下方的橫隔板間距依次設置為50cm、70cm、90cm，分析立柱下方拱圈頂板下緣拉應力的變化規(guī)律。拱上立柱底部尺寸為0.8×0.9m，選取分析節(jié)段為靠近拱腳處第一個拱上立柱下方2.7m長的拱圈，模擬時忽略拱圈線形的影響，分析節(jié)段取為直線段。橫隔板的尺寸如圖3-11所示，厚度取6cm。模型圖如圖3-12所示，網格所有單元尺寸取2cm。模型左側全固結，右側與RP-2進行運動耦合，在該點上施加內力邊界條件，在此僅考慮拱圈軸力的影響。在拱上立柱與橫梁的位置施加內力邊界條件，以面荷載的形式模擬，在本節(jié)模型加載的力學邊界條件如表3-11所示。經過Abaqus建立實體模型計算，所得結果如表3-12所示。圖3-11橫隔板設計截面圖圖3-12橫隔板節(jié)段模型圖表3-11橫隔板處計算模型力學邊界表格位置荷載組合軸力（N）拱上立柱恒×1+活×11031850橫系梁恒×1+活×1-54740.5RP1恒×1+活×1-11954042表3-12不同橫隔板間距厚度下的計算結果圖示橫隔板間距50cm70cm90cmS11表3-13不同橫隔板厚度下的計算結果表橫隔板間距（cm）507090立柱下方頂板下緣拉應力（MPa）1.18.111.8通過計算云圖可以得出以下結論：①橫隔板間距的減小可以顯著改善立柱下方拱圈下緣的主拉應力。②當橫隔板間距從90cm減小至70cm時，主拉應力減少了31.3%，但間距從70m減至50cm時，主拉應力減少了61.7%，出現(xiàn)了較大的改變。由頂板上緣S11云圖可得，橫隔板間距為90cm時，立柱傳遞的荷載作用主要由立柱下方的拱圈承擔，而間距為50cm時，立柱傳遞的荷載作用由立柱下方的拱圈和其他部分拱圈共同承擔。故拱橋拱上立柱下方設置橫隔板時，合適的橫隔板間距會極力改善立柱下方拱圈下緣的主拉應力，推薦在滿足施工條件下，本案例橫隔板間距取50cm。1.1.3頂板加厚影響由前文可知，可通過改變橫隔板的間距改善立柱下方拱圈頂板下緣的拉應力。本節(jié)將分析立柱下方拱圈頂板局部加厚對拱圈頂板下緣拉應力的變化規(guī)律。分析節(jié)段、荷載參數(shù)與邊界條件均與前一小節(jié)相同。本節(jié)分析中，橫隔板的間距取90cm，僅增加立柱下方拱圈頂板的厚度，頂板的厚度取值依次取為10cm、12cm、16cm。經過Abaqus建立實體模型計算，所得結果如表3-14所示。表3-14不同頂板厚度下的計算結果圖頂板厚度10cm12cm16cm頂板增加2cm4cm8cm主拉應力云圖表3-15不同頂板厚度下的計算結果頂板厚度（cm）8101216主拉應力（MPa）11.8710.559.156.08通過計算云圖可以得出以下結論：①隨著立柱下方拱圈頂板厚度的增加，橫隔板的主拉應力逐漸減小。②當拱圈頂板局部增厚4cm時，主拉應力減小了22.9%。而拱圈頂板局部增厚8cm時，主拉應力減小了48.7%。這是因為拱圈頂板厚度增加，致使該處受壓高度增加，主拉應力減小。故拱橋拱上立柱下方設置橫隔板時，合適的增加局部頂板厚度會極力改善立柱下方拱圈下緣的主拉應力。普通混凝土拱圈的頂?shù)装逡话愫穸葹?2~15cm，與分析結論類似，在立柱下方橫隔板設置時，UHPC拱橋的拱圈頂?shù)装搴駪獏⒖计胀ɑ炷凉叭數(shù)装搴袢≈?，推薦該處頂?shù)装搴袢?2~15cm。綜上所述，拱上立柱下方橫隔板設計時，合適的橫隔板間距和局部增加頂板厚度可改善立柱下方拱圈頂板下緣拉應力。橫隔板的間距推薦50cm，立柱下方拱圈頂板厚度應按普通混凝土頂?shù)装搴袢≈?，推薦局部加厚至12~15cm。1.4拱腳受力分析由于本橋為無鉸拱，作為一種超靜定結構，結構受力復雜。拱腳處的軸力很大，拱圈截面過度有突變的話會引起應力集中的現(xiàn)象，往往控制設計。為了設計安全，常需將拱腳處的截面加厚，可使軸力產生的正應力沿拱軸方向保持均勻。截面加厚的方式分為等寬度變厚，等厚度變寬，也有僅改變腹板或頂板厚度的方法。由于本橋采用預制拼裝的施工方法，等寬度變厚和等厚度變寬兩種方法不利于工廠制造。故考慮采用頂板加厚的方式增加拱腳的截面積。如圖3-13所示，拱腳處需要進行局部加厚，控制設計因素包括有截面變化段長度L以及變化后拱腳處截面頂?shù)装搴駎2。本節(jié)將通過Abaqus對變化段長度L和拱腳處截面尺寸進行參數(shù)比選分析，從而得出控制設計的一般規(guī)律，進而得到結構內應力分布狀況，檢驗設計的安全性與合理性，為工程設計與施工提供合理的依據。在比選時候，均采用相同的荷載參數(shù)，進行單一變量法分析。有限元模型取從拱腳起沿順橋向約6m長的節(jié)段。從整體計算模型里提取力學邊界條件，如表3-16所示。邊界約束為將拱腳截面全固結模擬。圖3-13截面尺寸圖表3-16