Midas/Civil有限元軟件在六連拱橋滿堂支架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳義兵，張建仁

（滁州市路橋工程有限責(zé)任公司，安徽 滁州 239000）

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

滁州市滁州大道羅巷橋橋跨布置6x30米，全長(zhǎng)215.0米。橋梁采用6孔空腹式連拱。主拱圈均為懸鏈線無(wú)鉸拱。拱圈凈跨徑為30m，計(jì)算矢高為4.9m，矢跨比為1/5.44。主拱圈采用90cm厚板拱。橋梁主拱圈如圖1.1所示。橋梁下部各墩為拱座接承臺(tái)、樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)采用組合式橋臺(tái)，前臺(tái)采用重力式橋臺(tái)接承臺(tái)、樁基礎(chǔ)；后座采用重力式橋臺(tái)。

圖1.1 單跨主拱圈立面圖

二、主要材料

(1)混凝土：C40 砼；(2)鋼管：Q235（Φ48×3.5型碗扣式支架）

表1.1 混凝土力學(xué)指標(biāo)

表1.2 鋼管截面特性

本次計(jì)算模型按碗扣式滿堂支撐架設(shè)計(jì)，假定支架基礎(chǔ)穩(wěn)定不發(fā)生沉降，地面以上20cm處縱、橫向均設(shè)置掃地桿，立桿縱橫向間距60cm，大、小橫桿步距最大1.2m，頂部按照空間位置進(jìn)行加密，立桿頂部自由端不超過(guò)30cm。為簡(jiǎn)化計(jì)算且偏于安全計(jì)算，本次模型不設(shè)置剪刀撐。連拱橋模型按無(wú)鉸拱計(jì)算。

三、計(jì)算模型

橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如下圖2.1所示，橋梁節(jié)點(diǎn)數(shù)量6882個(gè)，單元15594。

圖2.1 橋梁結(jié)構(gòu)Midas/Civil模型圖

主拱圈按照從拱腳至拱頂?shù)牟襟E分段進(jìn)行澆筑，分段位置應(yīng)能使拱架受力對(duì)稱、均勻和變形小為原則。模型中主拱圈按90cm厚度進(jìn)行澆筑，橫橋向取3m寬段建模；縱橋向在拱腳、中間和1/4部位分別設(shè)置1m寬間隔槽，按照1/4部位、中間、拱腳順序進(jìn)行合攏。先1-2跨形成連拱，再5-6跨形成連拱，最后合龍3-4跨形成六連拱。

Midas/Civil模型施工階段模擬流程：

(1)滿堂支架架設(shè)；(2)第一階段（工況1）：由各跨拱腳間隔槽處向中心對(duì)稱澆筑混凝土至l/4處間隔槽；(3)第二階段（工況2）：由l/4處間隔槽處對(duì)稱澆筑混凝土至拱頂間隔槽處；(4)第三階段l/4處合攏（工況3）；(5)第四階段中間處合攏（工況4）；(6)第五階段拱腳處合攏（工況5）；(7)成橋狀態(tài)。

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)施工階段分析匯總表2.1

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四、穩(wěn)定性分析

（一）根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166-2016）第 5.3.9 條規(guī)定：

模板支撐架立桿計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算：

式中：h—步距；

a—立桿伸出頂層水平桿長(zhǎng)度，可按650mm取值；

μ—立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，取值1.1；

k—立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，按表5.3.9采用。

注：當(dāng)驗(yàn)算立桿允許長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，取k＝1.000。

（二）根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166-2016）第 5.1.7 條規(guī)定：

5.1.7腳手架桿件長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)符合以下規(guī)定：

1腳手架桿LI細(xì)比不得大于230；

立桿允許長(zhǎng)細(xì)比：

鋼管軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：

查《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166-2016）附錄C:鋼管軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：

φ=0.1707f=N/(φA)N—桿件軸力結(jié)果見(jiàn)匯總表2.1

五、結(jié)果匯總

通過(guò)對(duì)本橋的模型計(jì)算分析可知：橋梁結(jié)構(gòu)施工階段分析；

表3.1 第一階段施工結(jié)果匯總表

表3.2 第二階段施工結(jié)果匯總表

表3.3 l/4合攏段施工結(jié)果匯總表

表3.4 中間合攏段施工結(jié)果匯總表

表3.5 拱腳合攏段施工結(jié)果匯總表

六、結(jié)論

從 Midas/Civil計(jì)算結(jié)果

可以看出，立桿縱橫向間距60cm，大、小橫桿步距最大1.2m，頂部按照空間位置進(jìn)行加密，立桿頂部自由端不超過(guò)30cm。按此方案設(shè)計(jì)立桿的撓度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性均能滿足施工要求。此模型由于簡(jiǎn)化，僅在跨中部分設(shè)置剪刀撐，對(duì)水平力的約束較弱，但在可控范圍；.拱圈澆筑應(yīng)遵循對(duì)稱均衡加載的原則，應(yīng)先1/4、后拱頂再拱腳對(duì)稱、均勻進(jìn)行，主拱圈低溫合龍、高溫松架。拱圈縱橋向分段施工縫應(yīng)保持與拱軸線垂直。施工過(guò)程中應(yīng)做好施工控制工作，在關(guān)鍵位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，主拱圈施工及拱上填料、橋面系施工的全過(guò)程均應(yīng)監(jiān)測(cè)主拱圈的變形。