Midas Civil在钢栈桥结构设计中的应用

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1、Midas Civi在钢栈桥结构设计中的应用作者：来源：西部交通科技2020年第 07期V：面图防护栏杆电线管I丨0丁字钢|25。90讪支撐架丿21 36aT.字钢01()相钢位架螺旋焊接钢管桩420亠0 609 mm 合=8 mm 理/6=8 mm钢板147.423 m图1钢栈桥立面图(m)U_Sw】扌半脚板 kyOsT字钢7()5和图2钢栈桥横断面图(期)图3工况I作用下的主梁挠度云图POST PROCESSOR牙爺UM14?iOOlY)11.5066H)0i L325*1 l.!71Se*OOi L00444*001 .17D11B000 &96X9*000 SJ)22X0 33481M

2、000 gwisw O.OOOTCwXWU3M)202MAM MIN 720*Ca mm aw. wvxw图4工况II作用下的主梁挠度云图a TiTF l mnud=L dMrfl-WUI k 4*4m图5工况I件用下的贝雷片组合应力云图I *mTf Ay,i亀皿貝?”:却电冷图6工况U作用下的贝雷片组合应力云图图7工况I作用下的构件组合应力云图H2C9! Uhk im w ：xc jrs.*B*av O GWHC9t9图8工况II作用下的构件组合应力云图摘要：文章以崇左龙江大桥为例，利用MidasCivil软件建立有限元模型，通过最不利工 况，模拟分析钢栈桥结构受力体系，同时计算了钢管桩的入

3、土深度，并通过应变片对钢栈桥关 键位置进行了运营监测。结果表明，MidasCivil软件对施工单位判断钢栈桥结构设计的合理性 提供了有力依据，其三维展示效果能够使现场管理人员更好地掌握钢栈桥结构特点。MidasCivil;钢栈桥;结构设计;钢管桩0 引言在土木工程施工中，钢栈桥作为一种为运输材料、设备和人员而修建的临时便桥设施，具 有较大的承载力、施工的便捷性、重复利用率高、拆除简单的特点，因而深受施工单位欢迎。 但作为一种施工临时性结构，钢栈桥的设计理论研究不够深入，采用传统的手算方法不仅效率 低下，而且不能充分反映钢栈桥在荷载作用下的变形情况，不利于项目管理人员对钢栈桥施工 质量及材料用量

4、的监管。本文应用MidasCivil软件，对崇左市龙江大桥钢栈桥进行分析，通过 对不同工况下的最不利荷载组合进行计算，得出准确的计算结果，为钢栈桥的设计提供准确的 工程数据参考。1 工程概况龙江大桥位于崇左市龙州县响水镇，设计桥型为5mx20m，桥长107.08m。上部结构采用 先简支后连续预应力(后张)小箱梁，下部结构采用桩柱式桥台，墩柱采用圆柱墩。为方便两 岸材料运输及桩基施工，需搭设钢栈桥作为临时施工便道，钢栈桥全长48m，桥宽6m，上部 结构为型钢和贝雷梁组拼结构，下部为钢管桩加型钢承重梁结构，桥台台身采用C20混凝土结 构。钢栈桥立面图和横断面图分别如图1 和图2所示。2 Midas

5、Civil数值模型2.1 建模选取整个钢栈桥进行结构受力分析。桩顶安装2x1 36a工字钢横梁，布置8排单层贝雷梁 结构，支撑架间距按(90+60+90+60+90+60+90) cm布置，桩顶横梁与贝雷片连接处竖杆两侧 设两根10#槽钢加强竖杆，贝雷梁上按照0.705m间距布置I 20a横梁，施工时把工字钢布置于 贝雷片斜腹杆或者竖腹杆对应JP+2位置。横梁上按25cm间距铺设I 10工字钢作为纵向分配 梁，型钢上铺设8mm花纹钢板作为桥面，利用MidasCivil软件建立有限元模型。2.2边界条件及荷载施加因钢管桩需打入中风化岩层，因此底部采用固结，贝雷片之间需释放梁端约束，其他边界 条件

6、均采用弹性连接。通过对钢栈桥运行期间的受力进行分析，利用MidasCivil軟件对模型进行车道荷载加载。 考虑栈桥在正常使用过程中，本计算分为以下2个工况进行：工况I : 85t运输车未偏载工况在主栈桥桥中心线建立宽1.8m的车道面，按4m、1.4m与1.4m轴距添加轴重136kN、 357kN、357kN的车辆荷载。工况II : 113t运输车偏载工况考虑85t运输车满载以及28t空车会车，在距离主栈桥桥中心1.75m左右两处建立宽1.8m 的车道面。按4m、1.4m与1.4m轴距添加轴重136kN、357kN、357kN的满载车辆荷载以及按 4m、1.4m与1.4m轴距添加轴重44.8kN

7、、117.6kN、117.6kN的空车汽车荷载。MidasCivil程序能够通过调整重力系数为-1，对支架本身自重进行加载。3 分析计算3.1 主梁挠度从图34可以看出来，不管是在工况I还是在工况II,主梁最大挠度均出现在最大跨径 的跨中位置的弦杆。工况I作用下，最大挠度为14.1mm3.2贝雷片组合应力从图5 6可以看出来，不管是在工况I还是在工况II,贝雷片最大组合应力均出现在最 大跨径位置的竖杆。工况I作用下，最大组合应力为211.7MPa;工况II作用下，最大组合应力 为293.3MPa,均符合安全性及经济性的要求。3.3 构件组合应力从图78可以看出来，不管是在工况I还是工况II作用

8、下，均在第一跨的构件出现了最 大组合应力，其中在工况I作用下，最大跨径的跨中位置构件的组合应力也达到了最大。工况 I的最大组合应力为184.3MPa;工况II的最大组合应力为155.6MPa,均满足安全性及经济性的 要求。4 运营监测为更好地监测钢栈桥的应力及变形情况，在钢栈桥关键部位布置应变片来监测桩顶横梁的 应力状况，并在运输车辆满载时采用全站仪监测最大跨径跨中位置最大位移。通过监测发现， 最大应力为165.6MPa,最大位移为15.4mm,应力及位移值与模拟值接近。5 结语目前该钢栈桥已经投入使用,整体结构稳定可靠。从现场监控数据显示,钢栈桥无失稳及 发生不均匀沉降的趋势。由此得出以下结

9、论：(1) MidasCivil软件能快速建模，可以将计算过程可视化，较传统手算方法，更能保证 施工过程的安全可靠。(2) MidasCivil软件以往多应用于永久结构设计方面，在临时结构计算方面应用较少， 施工单位技术人员如果能熟练掌握应用该软件,在对临时结构的计算精度、结构优化以及施工 安全等方面的控制将大大提高。参考文献：1 朱政敏无覆盖层深水钢栈桥施工技术分析J.西部交通科技，2015(7)： 34-38.2 刘强，毛晓龙.MidasCivil在钢栈桥结构优化设计中的应用J 中国水运(下半月)， 2014， 14(6)： 245-247.3 张波，彭启明，陈倩，等钢栈桥施工技术分析J.交通科技与经济，2011，13(6)：4-9.4 袁舫杭州市九堡大桥施工栈桥设计计算研究D.重庆：重庆交通大学，2011.