96m簡支鋼桁梁結構分析

2018-05-03 04:09:18賀勝

價值工程 2018年14期

賀勝

摘要：新建銀西高鐵銀川機場黃河特大橋96m簡支鋼桁梁橫截面采用有豎桿三角形桁式，主桁與橋面板的寬度分別為13.8m、12.6m。橋面為正交異性鋼橋面板，在上弦及拱肋設置縱向聯結系，橫橋向每隔22m～24m設置一道橫向聯接系。采用MIDAS Civil有限元軟件建立該橋的梁單元模型，通過計算主桁桿件的剛度、內力以及應力，并與相應的規范進行比較，分析了結構設計的可行性。

Abstract： The cross-section of the 96m simple-supported steel truss girder of the Yinxi High-speed Rail Yinchuan Airport New Yellow River Bridge has a vertical bar triangular truss type. The widths of the main lintel and the bridge deck are 13.8m and 12.6m respectively. The bridge deck is an orthotropic steel bridge deck. Longitudinal coupling systems are set on the top chord and arch ribs， and a horizontal connecting system is set on the cross bridge every 22m～24m. The beam element model of the bridge was established using MIDAS Civil finite element software. The stiffness， internal force and stress of the main boring bar were calculated and compared with the corresponding specifications. The feasibility of the structural design was analyzed.

關鍵詞：鐵路橋；簡支梁；鋼橋；結構分析

Key words： railway bridge；simply supported beam；steel bridge；structural analysis

中圖分類號：U448.21+3；U441+.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0149-02

0 引言

銀西鐵路銀川機場黃河特大橋96m簡支鋼桁梁橫截面采用有豎桿三角形桁式，上下弦節的間長度為12m。主桁的寬為13.8m，橋面板的寬度為12.7m，橋面系由橋面板、橫梁、縱向U肋和T肋組成。道砟與鋼橋面板之間采用輕質墊層體系，其組成為MMA高性能防水體系及厚度為4.8cm的C40聚丙烯纖維網混凝土組成，聚丙烯纖維網的用量為每立方1.8kg，并按照聚丙烯纖維工藝要求和驗收，混凝土為現澆或預制。

1 主要技術標準

①鐵路等級：高速鐵路。②正線數目：雙線。③設計速度：250km/h，基礎設施預留提速條件。④線間距：5.0m。⑤最小曲線半徑：3500m。⑥最大坡度：20‰，困難地段30‰。⑦到發線有效長度：650m。⑧列車運行控制方式：自動控制。⑨行車指揮方式：調度集中。⑩最小行車間隔：3分鐘。

2 橋梁構造

2.1 主桁及橋面板

96m簡支鋼桁梁主桁上弦桿采用焊接箱形截面，豎板高1100mm，內寬1000mm，板厚24～40mm。主桁下弦桿采用焊接箱形截面，豎板高1300mm，內寬1000mm，板厚20～36mm。斜腹桿采用箱形及“H”型截面，箱形截面高1100mm，外寬1072mm，板厚36mm；H型截面高700～900mm，內寬1000mm，板厚20～32mm。豎桿采用“H”型截面。橋面板沿縱向分割成段，運至工地進行拼接焊連。橫橋向共設置16道U肋和6道T肋，U肋高260mm，頂寬300mm，底寬207mm，板厚8mm；T肋高200mm，板厚14mm。端橫梁采用箱型截面，截面腹板高1.30～1.42m，厚24mm；底板寬1.2m，厚32mm。中間橫梁每一個節間總共設置三道，中間橫梁腹板高1.30～1.42m，厚14mm，下翼緣寬0.46m，厚26mm。主桁桿件示意圖如圖1所示。

2.2 門架及縱向聯結系

上平聯的斜桿以及支撐桿采用節點板對拼式連接。上平縱聯的連接螺栓采用M24的高強度螺栓（Φ26mm孔）。梁端斜桿上設斜向橋門架、在E3A3、A3E3豎桿上設中間橫聯，橋門架及橫聯均采用板式結構。橋門架及橫聯上的連接螺栓采用M24的高強度螺栓（Φ26mm孔）。

2.3 附屬設備

主桁設置雙側人行道，人行道支架焊接于鋼橋面板上。電纜槽設置在人行道步板下面，左、右側均設置電纜槽。橋面排水：為保證橋面排水通暢，擋砟墻之間的橋面板頂面設置2%雙面排水坡，縱橋向每個3m設一泄水孔，橋面板上設有匯向泄水孔的3面排水坡。擋砟墻高90cm，厚25cm；縱向每2m設一道斷縫。防水層采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）高性能防水涂層及其配套防銹底漆，MMA厚3.0mm，保護層厚度為6.0cm的C40聚丙烯纖維網混凝土。

每個橋墩設有2個300t速度型粘滯阻尼器，45度斜向布置。

3 計算結果分析

3.1 模型的建立

根據96m支鋼桁梁的截面和實際材料特性，采用MIDAS Civil有限元軟件建立該結構的數值模型，除橋面板采用板單元外，其余單元均采用梁單元模擬。見圖2。

3.2 撓度計算結果分析

依據規范[3，4]，在建立的數值模型上施加荷載。其中自重荷載根據結構的實際截面特性自動計算，二期恒載包括鋼軌、道砟、軌枕、防水層、保護層、擋砟墻等重量，按184kN/m來計算，靜活載按雙車道布載，由于計算撓度，施加標準活載時取一半。在自重、二期恒載以及二分之一靜活載作用下的變形云圖見圖3?？刂平孛嬗嬎銛祿绫?。