煤矿区简支梁桥安全性检验

孟 宪 伟

(江苏恒久钢构有限公司，江苏 徐州　221001)



煤矿区简支梁桥安全性检验

孟 宪 伟

(江苏恒久钢构有限公司，江苏 徐州221001)

采用ANSYS有限元软件，对某煤矿区简支梁桥进行了数值模拟计算，分析了该桥在采动条件下的稳定性，指出该简支梁桥在地表倾斜变形为3.5 mm/m时，结构失去原有承载力，需采取加固措施后才可继续使用。

简支梁桥，数值模拟，倾斜变形

1　工程概况

1.1桥梁现状

该大桥设计标准为：桥梁设计荷载为城—A级；桥面沿横向布置为上下行幅对称布置，0.5 m防撞护栏+16.0 m行车道+0.5 m防撞护栏+4.0 m净空+0.5 m防撞护栏+16.0 m行车道+0.5 m防撞护栏，桥梁全宽38 m；桥梁沿跨径组合为6×30 m装配式等截面简支箱梁，墩台为桩柱式。

1.2开采后沉陷值预计

桥梁处沉陷最大下沉值为500 mm；南北方向最大倾斜值为4.8 mm/m，南北方向水平移动最大值为175 mm；东西方向最大倾斜值为0.5 mm/m，东西方向水平位移最大值约为68 mm。显然地面最大移动变形主要方向在南北方向。

1.3工程分析

该大桥为两幅对称布置，只对地表变形大的一侧的桥幅进行检验分析。由地面沉降值得出，地面移动变形主要沿着南北方向，并且南侧桥幅的变形值比北侧桥幅的大。因此选南侧幅桥为研究对象。

2　大桥抗采动变形数值计算

检验桥梁在采动条件下是否安全主要关注桥梁本身是否会产生裂缝[1]，且裂缝范围能否满足正常使用的要求。对该桥采用ANSYS有限元软件进行数值模拟计算。

1)计算模型的建立。计算模型拟定尺寸78 m×12 m×39 m，结构尺寸均是按照原设计结构尺寸拟定，混凝土单元采用ANSYS有限元软件自带单元Solid65单元，钢筋以弥散模型加入，构件配筋均按照原设计图纸计算确定。计算模型见图1。

2)本模型在进行数值计算时作如下假设：a.为了方便计算，地基土设定为单一土体、均质、各向同性；b.因为主要研究的是该简支梁桥下部结构的力学特性，因此不考虑桩基，所以桥墩与土体的连接近似等效为刚接；c.桥上上部荷载主要考虑结构自重和汽车荷载，采用城—A级汽车荷载；为了简化计算，把桥体上部结构自重换算为均布荷载满布在桥梁结构上。

3)材料参数。计算模型所取材料参数取值如表1所示。

表1　材料物理力学参数

4)边界条件。荷载主要考虑承受的上部汽车荷载和结构的自重，为了方便计算，将汽车荷载等效转换为简支梁桥表面的均布荷载。根据实际工程情况，确定模型边界条件为：模型的左右边界为X方向约束，前后边界为Z方向约束，底部边界施加整个位移边界，整个模型沿Y方向位移约束[2]。

5)计算结果。分析可知：经过数值模拟计算，该大桥在地表倾斜变形为3.5 mm/m时，盖梁跨中位置的下部就产生张开裂缝，如图2，图3所示。偏安全考虑即认为结构不能继续安全使用。若想使该大桥继续正常使用，对该大桥进行加固修复是非常有必要的[1]。

3　结语

1)采动区内的建筑物受采动影响较大，基本在地表倾斜3 mm/m～5 mm/m时，普通结构的建筑物就会破坏，失去原有承载能力。2)本次检验的简支梁桥在地表倾斜变形为3.5 mm/m时，盖梁跨中下部位置就产生张开裂缝，结构失去原有承载能力。为了安全考虑，判定该桥不能继续正常使用，需采用一定的加固修复措施方可正常使用。

[1]栾元重.采动桥梁变形分析[J].矿山测量，2001(4)：56-57．

[2]段敬民，冯波涛，李伟．ANSYS对简支梁的数值模拟[J].低温建筑技术，2009(12)：53-55．

The safety inspection of coal mining area simply supported girder bridge

Meng Xianwei

(JiangsuHengjiuSteelStructureLimitedCompany,Xuzhou221001,China)

Using the ANSYS finite element software, this paper made numerical simulation calculation for a certain coal mining area simply supported girder bridge, analyzed the stability of the bridge under the mining condition, pointed out that the earth’s surface tilting deformation was 3.5 mm/m of the simply supported girder bridge, the structure lost original bearing capacity, should be taken to continue to use after reinforcement measures.

simply supported girder bridge, numerical simulation, tilting deformation

1009-6825(2016)08-0193-02

2016-01-09

孟宪伟(1981- )，男，工程师

U446

A