Midas civil在施工中應用

摘 要：本文以貴州畢都高速T7標工程為例，通過midas civil在施工中的運用特別是在高墩橋梁支架安全驗算，大大提高施工安全性。

關鍵詞：midas civil施工安全驗算

1、工程概況

畢都高速公路銀廠溝大橋位于貴州黔西南山區，橋址區為中低山溝谷地形地貌，呈“V”字型，縱向地形起伏大，橫向方向山坡陡峭。橋梁上部為T型預應力混凝土連續剛構箱梁結構，主跨跨徑為（66+120+66）m，主橋箱梁結構為單箱單室，主墩中心處箱梁高7.2m。主跨中心箱梁高3.0m，箱梁中心高度依2.0次拋物線變化（7.2m~3.0m）。箱梁共分13個節段，其中最大懸澆重量172.6t，懸澆段最大懸臂長4.5m。T構每節段均為三向預應力結構，其中縱向、橫向均采用fpk=1860鋼絞線，豎向預應力筋采用除0#塊內部分采用fpk=1860級鋼絞線外，其他均采用φ32精軋螺紋粗鋼筋。邊跨現澆段在拖架上現澆。頂部設2%橫坡，箱梁頂寬12.0m，底寬6.5m。箱梁設橫、豎、縱三向預應力。左右分離，兩幅間距50cm，兩側翼緣板寬度分別為2.75m與2.75m，橋墩比箱底每側寬50cm，墩高77m，0#塊箱梁高度為7.2m，0#塊箱梁長13.0m，縱向兩側各懸出1.5m。

橋梁下部構造橋墩為雙薄壁墩，墩身采用雙肢工形墩，肢間中心間距為5.0m，主墩承臺厚度5.0m，基礎采用Φ2.2m的鉆孔灌注樁，按嵌巖樁設計。基樁按縱向三排、橫向四排布置，每個墩共12根樁。

根據實際情況，在雙薄壁墩施工完成后，先搭設0#塊箱梁托架，進行0#塊鋼筋、混凝土施工，待混凝土強度達到80%以上后張拉縱、橫、豎預應力，待混凝土強度達到90%以上時拆除支架、底模。

2 、 0#塊箱梁托架設計

銀廠溝大橋箱梁0#塊托架采用工字鋼、槽鋼等材料，現場組合加工三角型托架。

2.10#塊支架材料參數數據

（1）、查取材料截面力學數據，計算參數由查閱相關資料取得。

I25a型鋼截面參數，Ix=5017 cm4，Wx=401.4 cm3， ix=10.17 cm， A截面積=48.51 cm2；

I45b型鋼截面參數，Ix=33759 cm4，Wx=1500 cm3， ix=17.1 cm， A截面積=111cm2；

A3鋼材彈性模量E=2.1*105MPa。

（2）、箱梁C50混凝土容重γ=2.65t/m3（考慮箱梁C50混凝土粗骨料為玄武巖，比重較大， 0#塊箱梁鋼筋密集；

（3）、箱梁底模、側模及翼緣板底模均采用厚h=7mm的大塊鋼模，單位鋼模重量按0.11t/m2計算，翼緣板下的鋼管支架按照0.02t/m2空間體積計算；施工人群荷載按0.225t/m2計算。

2.2計算參數

2.2.1箱梁截面性質系數

（1）、0#塊承重

G1=366.5*2.65=971.23t

實際上，橫隔梁位置混凝土重量由薄壁墩承受，為使托架設計偏于安全，仍按照由底托架承擔此部分重量。

（2）、施工人群、設備荷載為

G2=12.0*13*0.225=35.1t

（3）、模板支架重量為

G3=0.11*(6.5*13+7.2*13*2+2.75*13*2+6.5*13)+0.02*(2.75+2.75)*7.2*13

=57.34t。

對于托架上材料(工字鋼)在相應梁段分別計入。根據支架設計原則的荷載組合，G=G1+G2+G3=1063.67t

2.3 、 托架設計

托架采用工字鋼材料，現場組合加工三角型托架，屬于靜定平面桁架。采用midas civil2012版進行建模計算，托架自重相對于箱梁等重量較小，計算過程忽略不計。

2.3.1 外側托架設計及驗算

按照混凝土一次澆筑計算，計算各桿件受力，其中外側懸臂端托架需承受力為懸臂1.5m箱梁混凝土重、模板、支架重及施工機具與人群荷載，計算過程按照均布荷載考慮。底模板采用h=7mm大塊模板，由于薄壁墩側端托架既承受箱梁腹板混凝土、模板及施工荷載，同時還承受部分頂、底板及翼緣板的混凝土及施工荷載，為了混凝土荷載簡化計算，將頂板厚度按均值考慮，（偏于安全，按0.7m），底板1.1m。

（1） 水平桿3I45b驗算

N=（23.282*1.5*2.65+0.02+0.225）*10*/6/150

=1.03KN/cm

托架承受均布荷載q=1.03KN/cm。

水平桿最大反力RA=76.2KN。

斜桿軸力最大為N1= 2.7KN

斜桿總長度L1=291.4cm，

長細比λ=μL/i，其中i=8.16，μ=1.0（當N/A≤0.15Φ1[σ]時），得出

λ=1.0*291.4/8.16=35.71，查表并內插計算得壓桿折減系數

ψ=0.709+(0.775-0.709)/(40-30)*(40-35.71)=0.711

б=N/（ψ*A截面積）

=76.2/(0.711*111)

=0.965MPa < [б壓]=140 MPa，滿足要求。

撓度最大處為:0.28mm

=0.28mm <[f]=2500∕400 =6.25mm， 縱橋向側端水平桿采用3I45b滿足要求。

（2） 斜桿I25a驗算

斜桿軸力N= 167.3kg

斜桿總長度L1=298.2cm，

長細比λ=μL/i，其中i=8.16，μ=1.0（當N/A≤0.15Φ1[σ]時），得出

λ=1.0*298.2/8.16=36.54，查表并內插計算得壓桿折減系數

ψ=0.709+(0.775-0.709)/(40-30)*(40-36.54)=0.711

б=N/（ψ*A截面積）

=167.3/(0.711*48.51)

=4.85MPa < [б壓]=140 MPa，滿足要求。

桿件最大應力為：1.3MPa，小于Q235鋼材容許應力170 MPa。

2.3.2內側縱主梁及斜腹桿設計及驗算

（1）、縱主梁設計及驗算

0#塊箱梁按照一次澆筑完成，經分析中間縱梁（3I45b）受力最大，其承受腹板寬0.9m寬及底板、翼緣板混凝土荷載及施工荷載。經計算，箱梁混凝土均布荷載、模板均布荷載以及施工荷載：

均不力：N=（1063.67+0.02+0.225）*10/6/500

=3.54KN/cm

托架承受均布荷載q=3.54KN/cm。

水平桿最大反力N=222.1KN。

斜桿總長度L1=291.4cm，

長細比λ=μL/i，其中i=8.16，μ=1.0（當N/A≤0.15Φ1[σ]時），得出

λ=1.0*291.4/8.16=35.71，查表并內插計算得壓桿折減系數

ψ=0.709+(0.775-0.709)/(40-30)*(40-35.71)=0.711

б=N/（ψ*A截面積）

=222.1/(0.711*111)

=2.81MPa < [б壓]=140 MPa，滿足要求。

撓度最大處為:1.24mm

=1.24mm <[f]=2500∕400 =6.25mm， 縱橋向側端水平桿采用3I45b滿足要求。

斜桿最大軸力N= 57.1KN

斜桿總長度L1=298.2cm，

長細比λ=μL/i，其中i=8.16，μ=1.0（當N/A≤0.15Φ1[σ]時），得出

λ=1.0*298.2/8.16=36.54，查表并內插計算得壓桿折減系數

ψ=0.709+(0.775-0.709)/(40-30)*(40-36.54)=0.711

б=N/（ψ*A截面積）

=57.1/(0.711*48.51)

=1.66MPa < [б壓]=140 MPa，滿足要求。

撓度最大處為:1.18mm

=1.18mm <[f]=2500∕400 =6.25mm， 滿足要求。

桿件最大應力為：11.4MPa，小于Q235鋼材容許應力170 MPa，滿足要求。

結束語：

以上運用midas civil對托架進行應力、彎矩及剪力計算，計算分析安全可靠，實踐證明，用此托架進行懸澆箱梁0號塊施工，不僅切實可行，而且質量可靠、施工方便同時加快施工進度，降低了工程造價、節約了工程投資，保證理論與實踐有機結合。

參考文獻

[1]. 《橋梁工程軟件midas Civil應用工程實例》（作者：邱順冬）人民交通出版社；

[2]. 《midas Civil在橋梁結構分析中的應用(1)》（作者：劉美蘭）人民交通出版社。