白荡闸大桥托架支撑系统结构验算

【摘要】针对白荡闸大桥主桥0#、1#块施工的托架结构验算，建立了空间有限元计算模型，比起平面计算模型，可有效模拟使用荷载的作用，避免了平面计算问题中有关荷载纵横向分布的复杂简化问题，且计算结果可靠，可供广大技术人员参考。

【关键词】托架；支撑系统；有限元；材料参数；结构验算

【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：白蕩闸大桥为安徽省国道G347上的一座预应力混凝土连续梁桥，主桥连续梁起止里程为K31+012～K31+232，梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长220m。结构类型为40+70+70+40m悬臂浇筑预应力混凝土单线连续梁。

主桥0#、1#块施工是以墩顶自身和托架作为承重结构 ，立模现浇钢筋混凝土。0#、1#段是箱梁悬浇施工的基础起步段，且结构受力最为复杂，因此具有混凝土浇筑方量多、重量大、钢筋密集、预应力管道最集中的特点。0#、1#块施工时，要注意预埋挂篮施工预留孔。设计安全可靠的托架和模板，保证混凝土浇筑质量和预应力管道的安装精度，是0#、1#块施工的考虑重点。根据业主及监理单位的要求，在正式施工前，必须对本系统的结构可靠性进行验算分析。

1. 纵向分配梁荷载计算

（1）按刚性支承连续梁计算纵梁的横向分配荷载，有限元空间模型如图1-1所示，其中梁单元24个，节点25个。

（2）考虑1号块浇筑时的混凝土及部分0号块混凝土重量（0.7米）、模板重量及人员和机具设备等施工荷载，按安全系数为2.0，各部分荷载计如下（荷载分配计算表见表1）：

（3）计算结果反力（如图1-3所示），即为每道纵梁实际分配到总荷载；将该反力折算成分布荷载，考虑1号梁端纵向变化的实际情况，并按照2.0的荷载安全系数，如表2所示。

2. 纵向分配梁工字钢（I25）验算

（1）建立纵向分配梁工字钢（I25）空间有限元模型如图2-1所示，其中梁单元 345 个。

（2）模型按表1-1加载，如图2-2所示：

（3）结构反力及弯矩分布如下图所示：

（4）结构位移下图所示：

（5）可见，结构最大竖向位移为0.72mm；

由反力图及弯矩图可以看出，6号纵梁受力最大，故仅对6号纵梁做强度验算，结果如下：

（6）结论：验算结果表明，结构正应力、主应力分布均在容许应力线范围之内，故结构在荷载作用下满足应力要求；结构最大竖向位移为0.72mm，满足使用要求；

3. 横梁梁工字钢（2I40）验算

（1）建立横梁梁工字钢（2I40）验算空间有限元模型如图3-1所示，其中梁单元 78 个。

（2）模型按表3加载，如图3-2所示：

（3）结构反力及弯矩分布如下图所示：

（4）结构位移下图所示：

（5）可见，结构最大位移为13.3mm；

由反力图及弯矩图可以看出，2号横梁受力最大，故仅对2号横梁做强度验算，结果如下：

（6）结论：验算结果表明，结构正应力、主应力分布均在容许应力线范围之内，故结构在荷载作用下满足应力要求；结构最大位移为13.3mm，满足使用要求；

4. 托架验算

（1）建立托架验算空间有限元模型如图4-1所示，其中梁单元 78 个。

（2）按最不利情况（外侧托架）进行模型加载，如图4-2所示：

（3）结构反力下图所示：

（4）结构位移下图所示：

（5）可见，结构最大位移为6.85mm；

结构强度验算，结果如下：

（6）托架结构单元内力如下表所示（托架单元内力汇总见表4）：

（7）托架构件长细比验算如下表5所示：

（8）托架构件稳定性验算如下表6所示：

（9）结论：验算结果表明，结构正应力、主应力分布均在容许应力

线范围之内，故结构在荷载作用下满足应力要求；构架长细比及稳定验算满足要求；结构最大位移为6.85mm，满足使用要求；

5. 结束语

本文针对白荡闸大桥主桥0#、1#块施工的托架结构验算，建立了空间有限元计算模型，比起平面计算模型，可有效模拟使用荷载的作用，避免了平面计算问题中有关荷载纵横向分布的复杂简化问题，且计算结果可靠，可供广大技术人员参考。

参考文献

[1] 叶见曙.结构设计原理[M]..北京：人民交通出版社，2015.06.

[2] 邵旭东.桥梁工程[M]..北京：人民交通出版社，2004.01.

[3] 邵旭东.桥梁设计与计算[M]..北京：人民交通出版社，2007.02.

[4] 葛俊颖.桥梁工程软件Midas Civil使用指南[M]..北京：人民交通出版社，2013.06.

[文章编号]1619-2737（2017）07-02-636

[作者简介] 余伦明（1976.06-），男，籍贯：安徽无为人，学历：大学本科，职称：工程师；长期从事公路施工和工程管理工作。