白蕩閘大橋托架支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

【摘要】針對(duì)白蕩閘大橋主橋0#、1#塊施工的托架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，建立了空間有限元計(jì)算模型，比起平面計(jì)算模型，可有效模擬使用荷載的作用，避免了平面計(jì)算問題中有關(guān)荷載縱橫向分布的復(fù)雜簡(jiǎn)化問題，且計(jì)算結(jié)果可靠，可供廣大技術(shù)人員參考。

【關(guān)鍵詞】托架；支撐系統(tǒng)；有限元；材料參數(shù)；結(jié)構(gòu)驗(yàn)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?yàn)榘不帐繥347上的一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，主橋連續(xù)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(jié)構(gòu)類型為40+70+70+40m懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土單線連續(xù)梁。

主橋0#、1#塊施工是以墩頂自身和托架作為承重結(jié)構(gòu) ，立模現(xiàn)澆鋼筋混凝土。0#、1#段是箱梁懸澆施工的基礎(chǔ)起步段，且結(jié)構(gòu)受力最為復(fù)雜，因此具有混凝土澆筑方量多、重量大、鋼筋密集、預(yù)應(yīng)力管道最集中的特點(diǎn)。0#、1#塊施工時(shí)，要注意預(yù)埋掛籃施工預(yù)留孔。設(shè)計(jì)安全可靠的托架和模板，保證混凝土澆筑質(zhì)量和預(yù)應(yīng)力管道的安裝精度，是0#、1#塊施工的考慮重點(diǎn)。根據(jù)業(yè)主及監(jiān)理單位的要求，在正式施工前，必須對(duì)本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行驗(yàn)算分析。

1. 縱向分配梁荷載計(jì)算

（1）按剛性支承連續(xù)梁計(jì)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?jiǎn)卧?4個(gè)，節(jié)點(diǎn)25個(gè)。

（2）考慮1號(hào)塊澆筑時(shí)的混凝土及部分0號(hào)塊混凝土重量（0.7米）、模板重量及人員和機(jī)具設(shè)備等施工荷載，按安全系數(shù)為2.0，各部分荷載計(jì)如下（荷載分配計(jì)算表見表1）：

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

2. 縱向分配梁工字鋼（I25）驗(yàn)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?jiǎn)卧?345 個(gè)。

（2）模型按表1-1加載，如圖2-2所示：

（3）結(jié)構(gòu)反力及彎矩分布如下圖所示：

（4）結(jié)構(gòu)位移下圖所示：

（5）可見，結(jié)構(gòu)最大豎向位移為0.72mm；

由反力圖及彎矩圖可以看出，6號(hào)縱梁受力最大，故僅對(duì)6號(hào)縱梁做強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)果如下：

（6）結(jié)論：驗(yàn)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)正應(yīng)力、主應(yīng)力分布均在容許應(yīng)力線范圍之內(nèi)，故結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足應(yīng)力要求；結(jié)構(gòu)最大豎向位移為0.72mm，滿足使用要求；

3. 橫梁梁工字鋼（2I40）驗(yàn)算

（1）建立橫梁梁工字鋼（2I40）驗(yàn)算空間有限元模型如圖3-1所示，其中梁?jiǎn)卧?78 個(gè)。

（2）模型按表3加載，如圖3-2所示：

（3）結(jié)構(gòu)反力及彎矩分布如下圖所示：

（4）結(jié)構(gòu)位移下圖所示：

（5）可見，結(jié)構(gòu)最大位移為13.3mm；

由反力圖及彎矩圖可以看出，2號(hào)橫梁受力最大，故僅對(duì)2號(hào)橫梁做強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)果如下：

（6）結(jié)論：驗(yàn)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)正應(yīng)力、主應(yīng)力分布均在容許應(yīng)力線范圍之內(nèi)，故結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足應(yīng)力要求；結(jié)構(gòu)最大位移為13.3mm，滿足使用要求；

4. 托架驗(yàn)算

（1）建立托架驗(yàn)算空間有限元模型如圖4-1所示，其中梁?jiǎn)卧?78 個(gè)。

（2）按最不利情況（外側(cè)托架）進(jìn)行模型加載，如圖4-2所示：

（3）結(jié)構(gòu)反力下圖所示：

（4）結(jié)構(gòu)位移下圖所示：

（5）可見，結(jié)構(gòu)最大位移為6.85mm；

結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)果如下：

（6）托架結(jié)構(gòu)單元內(nèi)力如下表所示（托架單元內(nèi)力匯總見表4）：

（7）托架構(gòu)件長細(xì)比驗(yàn)算如下表5所示：

（8）托架構(gòu)件穩(wěn)定性驗(yàn)算如下表6所示：

（9）結(jié)論：驗(yàn)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)正應(yīng)力、主應(yīng)力分布均在容許應(yīng)力

線范圍之內(nèi)，故結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足應(yīng)力要求；構(gòu)架長細(xì)比及穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求；結(jié)構(gòu)最大位移為6.85mm，滿足使用要求；

5. 結(jié)束語

本文針對(duì)白蕩閘大橋主橋0#、1#塊施工的托架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，建立了空間有限元計(jì)算模型，比起平面計(jì)算模型，可有效模擬使用荷載的作用，避免了平面計(jì)算問題中有關(guān)荷載縱橫向分布的復(fù)雜簡(jiǎn)化問題，且計(jì)算結(jié)果可靠，可供廣大技術(shù)人員參考。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）07-02-636

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