白蕩閘大橋托架支撐系統結構驗算

【摘要】針對白蕩閘大橋主橋0#、1#塊施工的托架結構驗算，建立了空間有限元計算模型，比起平面計算模型，可有效模擬使用荷載的作用，避免了平面計算問題中有關荷載縱橫向分布的復雜簡化問題，且計算結果可靠，可供廣大技術人員參考。

【關鍵詞】托架；支撐系統；有限元；材料參數；結構驗算

【Abstract】A finite element model is established for the calculation of the bracket structure of the 0 # and 1 # block of the main bridge of the Baiyuezha Bridge. Compared with the plane calculation model， the effect of the load can be effectively simulated， and the load in the plane calculation problem is avoided Vertical and horizontal distribution of complex and simplified problems， and the calculation results are reliable， for the majority of technical personnel reference.

【Key words】Brackets；Support systems；Finite element；Material parameters；Structural checking

工程概述：白蕩閘大橋為安徽省國道G347上的一座預應力混凝土連續梁橋，主橋連續梁起止里程為K31+012～K31+232，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長220m。結構類型為40+70+70+40m懸臂澆筑預應力混凝土單線連續梁。

主橋0#、1#塊施工是以墩頂自身和托架作為承重結構 ，立模現澆鋼筋混凝土。0#、1#段是箱梁懸澆施工的基礎起步段，且結構受力最為復雜，因此具有混凝土澆筑方量多、重量大、鋼筋密集、預應力管道最集中的特點。0#、1#塊施工時，要注意預埋掛籃施工預留孔。設計安全可靠的托架和模板，保證混凝土澆筑質量和預應力管道的安裝精度，是0#、1#塊施工的考慮重點。根據業主及監理單位的要求，在正式施工前，必須對本系統的結構可靠性進行驗算分析。

1. 縱向分配梁荷載計算

（1）按剛性支承連續梁計算縱梁的橫向分配荷載，有限元空間模型如圖1-1所示，其中梁單元24個，節點25個。

（2）考慮1號塊澆筑時的混凝土及部分0號塊混凝土重量（0.7米）、模板重量及人員和機具設備等施工荷載，按安全系數為2.0，各部分荷載計如下（荷載分配計算表見表1）：

（3）計算結果反力（如圖1-3所示），即為每道縱梁實際分配到總荷載；將該反力折算成分布荷載，考慮1號梁端縱向變化的實際情況，并按照2.0的荷載安全系數，如表2所示。

2. 縱向分配梁工字鋼（I25）驗算

（1）建立縱向分配梁工字鋼（I25）空間有限元模型如圖2-1所示，其中梁單元 345 個。

（2）模型按表1-1加載，如圖2-2所示：

（3）結構反力及彎矩分布如下圖所示：

（4）結構位移下圖所示：

（5）可見，結構最大豎向位移為0.72mm；

由反力圖及彎矩圖可以看出，6號縱梁受力最大，故僅對6號縱梁做強度驗算，結果如下：

（6）結論：驗算結果表明，結構正應力、主應力分布均在容許應力線范圍之內，故結構在荷載作用下滿足應力要求；結構最大豎向位移為0.72mm，滿足使用要求；

3. 橫梁梁工字鋼（2I40）驗算

（1）建立橫梁梁工字鋼（2I40）驗算空間有限元模型如圖3-1所示，其中梁單元 78 個。

（2）模型按表3加載，如圖3-2所示：

（3）結構反力及彎矩分布如下圖所示：

（4）結構位移下圖所示：

（5）可見，結構最大位移為13.3mm；

由反力圖及彎矩圖可以看出，2號橫梁受力最大，故僅對2號橫梁做強度驗算，結果如下：

（6）結論：驗算結果表明，結構正應力、主應力分布均在容許應力線范圍之內，故結構在荷載作用下滿足應力要求；結構最大位移為13.3mm，滿足使用要求；

4. 托架驗算

（1）建立托架驗算空間有限元模型如圖4-1所示，其中梁單元 78 個。

（2）按最不利情況（外側托架）進行模型加載，如圖4-2所示：

（3）結構反力下圖所示：

（4）結構位移下圖所示：

（5）可見，結構最大位移為6.85mm；

結構強度驗算，結果如下：

（6）托架結構單元內力如下表所示（托架單元內力匯總見表4）：

（7）托架構件長細比驗算如下表5所示：

（8）托架構件穩定性驗算如下表6所示：

（9）結論：驗算結果表明，結構正應力、主應力分布均在容許應力

線范圍之內，故結構在荷載作用下滿足應力要求；構架長細比及穩定驗算滿足要求；結構最大位移為6.85mm，滿足使用要求；

5. 結束語

本文針對白蕩閘大橋主橋0#、1#塊施工的托架結構驗算，建立了空間有限元計算模型，比起平面計算模型，可有效模擬使用荷載的作用，避免了平面計算問題中有關荷載縱橫向分布的復雜簡化問題，且計算結果可靠，可供廣大技術人員參考。

參考文獻

[1] 葉見曙.結構設計原理[M]..北京：人民交通出版社，2015.06.

[2] 邵旭東.橋梁工程[M]..北京：人民交通出版社，2004.01.

[3] 邵旭東.橋梁設計與計算[M]..北京：人民交通出版社，2007.02.

[4] 葛俊穎.橋梁工程軟件Midas Civil使用指南[M]..北京：人民交通出版社，2013.06.

[文章編號]1619-2737（2017）07-02-636

[作者簡介] 余倫明（1976.06-），男，籍貫：安徽無為人，學歷：大學本科，職稱：工程師；長期從事公路施工和工程管理工作。