某變截面連續(xù)梁橋托架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

王君紅

摘 要：通過有限元軟件對某變截面連續(xù)梁橋0#托架進(jìn)行驗(yàn)算分析，介紹了整個計(jì)算分析過程，進(jìn)一步展示出應(yīng)用Midas-Civil軟件解決橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算的便捷性和準(zhǔn)確性，為軟件的進(jìn)一步發(fā)展推廣奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋;托架;結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

1 概述

某鐵路（48+80+48）m連續(xù)梁梁體采用單箱單室變高度腹板變箱形截面結(jié)構(gòu)，主墩墩頂4米范圍內(nèi)梁體等高，0#塊梁高6.432米，長度為8米;邊跨處梁高3.832米，現(xiàn)澆段長度為8.23米。該橋0#塊縱橋向總長8m，在墩頂范圍內(nèi)縱向長4.6m，墩身兩側(cè)各懸臂1.7m。0#塊懸臂段底板厚度由1m變?yōu)?.67m，腹板厚度均為1m，頂板厚度由0.78m變?yōu)?.43m，翼緣板寬度為2.9m。依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，本橋0#塊擬采用墩頂托架現(xiàn)澆的施工方法。根據(jù)現(xiàn)有資料，托架主桁架采用32a工字鋼作為主梁，32a工字鋼作為斜撐。托架頂采用兩層分配梁進(jìn)行荷載分配，下層為雙36槽鋼，上層為12槽鋼桁架。

2 計(jì)算荷載取值及材料參數(shù)

①鋼模板自重：q1=2.0kN/m2;鋼筋混凝土容重：γc=26.0kN/m3;施工人員、材料及施工機(jī)具荷載：q3=1.5kN/m2;振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的振動荷載：q4=2.0kN/m2;澆注混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載：q5=2.0kN/m2;鋼材自重：78.5kN/m3。

②本次計(jì)算所用型鋼全部為Q235鋼材，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值如下：抗拉、抗壓和抗彎：取f =205MPa;抗剪：取fv =120MPa;彈性模量：取E=2.06×105MPa。

3 0#塊托架驗(yàn)算

3.1模板桁架驗(yàn)算

該模板桁架所用材料均為12號槽鋼，桁架間距有0.5m、0.7m和1.15m三種。根據(jù)每榀桁架處混凝土的高度及桁架布設(shè)間距可確定桁架上的荷載，桁架橫向?qū)ΨQ分布，以下僅計(jì)算其中一半的桁架。根據(jù)荷載分析，采用通用有限元軟件Midas civil對托架整體建模，施加荷載。根據(jù)有限元仿真計(jì)算，各模板桁架正應(yīng)力和剪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下圖所示，所有桿件的彎曲正應(yīng)力均指正負(fù)應(yīng)力中絕對值最大值。

由以上結(jié)算結(jié)果可知，各桁架桿件中最大正應(yīng)力，最大a剪應(yīng)力，故桁架強(qiáng)度滿足要求。

3.2 分配梁（36a雙槽鋼）驗(yàn)算

根據(jù)有限元仿真計(jì)算，各36a雙槽鋼分配梁正應(yīng)力、剪應(yīng)力和變形計(jì)算結(jié)果可知，各分配梁中最大正應(yīng)力，最大剪應(yīng)力，故36a雙槽鋼分配梁強(qiáng)度滿足要求。

橫梁中間跨最大位移為0.03mm<2220/400=5.55mm，故36a雙槽鋼分配梁剛度滿足要求。

3.3 主梁（32a工字鋼）驗(yàn)算

根據(jù)有限元仿真計(jì)算，各32a工字鋼主梁正應(yīng)力、剪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可知，各主梁中最大正應(yīng)力，最大剪應(yīng)力，故32a工字鋼主梁強(qiáng)度滿足要求。

3.4 斜撐（28a工字鋼）驗(yàn)算

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算：根據(jù)有限元仿真計(jì)算，各32a斜撐正應(yīng)力、剪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可知，各主梁中最大彎曲應(yīng)力（拉），（壓），最大軸向應(yīng)力（壓）。所以，最大正應(yīng)力，最大剪應(yīng)力，故32a斜撐強(qiáng)度滿足要求。

（2）斜撐穩(wěn)定性驗(yàn)算：根據(jù)有限元仿真計(jì)算，各32a斜撐內(nèi)力計(jì)算結(jié)果可知斜撐軸力為N=220.7kN，繞強(qiáng)軸的彎矩Mx=8.6kN·m。

整體穩(wěn)定性驗(yàn)算過程如下：

①軸心受壓整體穩(wěn)定性系數(shù)

I32a工字鋼對x軸屬于a類截面，對y軸屬于b類截面，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，查表得，。

②歐拉臨界力：

③等效彎矩系數(shù)：

④均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性系數(shù)：

⑤整體穩(wěn)定性：

平面內(nèi)：

（滿足要求）

平面外：

（滿足要求）

綜上所述，32a工字鋼斜撐穩(wěn)定性滿足要求。

4 結(jié)語

通過以上計(jì)算分析，本托架結(jié)構(gòu)合理，各構(gòu)件強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均能滿足要求，現(xiàn)場可進(jìn)行托架和0#塊施工。通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了有限元軟件在橋梁施工過程中進(jìn)行驗(yàn)算的優(yōu)越性，建模速度快、結(jié)果準(zhǔn)確可靠、可視化顯示，這對施工人員進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整、分析計(jì)算提供了有利的幫助，同時也保證了結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求。

參考文獻(xiàn)

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