96m简支钢桁梁结构分析

2018-05-03贺胜

价值工程 2018年14期

贺胜

摘要：新建银西高铁银川机场黄河特大桥96m简支钢桁梁横截面采用有竖杆三角形桁式，主桁与桥面板的宽度分别为13.8m、12.6m。桥面为正交异性钢桥面板，在上弦及拱肋设置纵向联结系，横桥向每隔22m～24m设置一道横向联接系。采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥的梁单元模型，通过计算主桁杆件的剛度、内力以及应力，并与相应的规范进行比较，分析了结构设计的可行性。

Abstract： The cross-section of the 96m simple-supported steel truss girder of the Yinxi High-speed Rail Yinchuan Airport New Yellow River Bridge has a vertical bar triangular truss type. The widths of the main lintel and the bridge deck are 13.8m and 12.6m respectively. The bridge deck is an orthotropic steel bridge deck. Longitudinal coupling systems are set on the top chord and arch ribs， and a horizontal connecting system is set on the cross bridge every 22m～24m. The beam element model of the bridge was established using MIDAS Civil finite element software. The stiffness， internal force and stress of the main boring bar were calculated and compared with the corresponding specifications. The feasibility of the structural design was analyzed.

关键词：铁路桥；简支梁；钢桥；结构分析

Key words： railway bridge；simply supported beam；steel bridge；structural analysis

中图分类号：U448.21+3；U441+.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0149-02

0 引言

银西铁路银川机场黄河特大桥96m简支钢桁梁横截面采用有竖杆三角形桁式，上下弦节的间长度为12m。主桁的宽为13.8m，桥面板的宽度为12.7m，桥面系由桥面板、横梁、纵向U肋和T肋组成。道砟与钢桥面板之间采用轻质垫层体系，其组成为MMA高性能防水体系及厚度为4.8cm的C40聚丙烯纤维网混凝土组成，聚丙烯纤维网的用量为每立方1.8kg，并按照聚丙烯纤维工艺要求和验收，混凝土为现浇或预制。

1 主要技术标准

①铁路等级：高速铁路。②正线数目：双线。③设计速度：250km/h，基础设施预留提速条件。④线间距：5.0m。⑤最小曲线半径：3500m。⑥最大坡度：20‰，困难地段30‰。⑦到发线有效长度：650m。⑧列车运行控制方式：自动控制。⑨行车指挥方式：调度集中。⑩最小行车间隔：3分钟。

2 桥梁构造

2.1 主桁及桥面板

96m简支钢桁梁主桁上弦杆采用焊接箱形截面，竖板高1100mm，内宽1000mm，板厚24～40mm。主桁下弦杆采用焊接箱形截面，竖板高1300mm，内宽1000mm，板厚20～36mm。斜腹杆采用箱形及“H”型截面，箱形截面高1100mm，外宽1072mm，板厚36mm；H型截面高700～900mm，内宽1000mm，板厚20～32mm。竖杆采用“H”型截面。桥面板沿纵向分割成段，运至工地进行拼接焊连。横桥向共设置16道U肋和6道T肋，U肋高260mm，顶宽300mm，底宽207mm，板厚8mm；T肋高200mm，板厚14mm。端横梁采用箱型截面，截面腹板高1.30～1.42m，厚24mm；底板宽1.2m，厚32mm。中间横梁每一个节间总共设置三道，中间横梁腹板高1.30～1.42m，厚14mm，下翼缘宽0.46m，厚26mm。主桁杆件示意图如图1所示。

2.2 门架及纵向联结系

上平联的斜杆以及支撑杆采用节点板对拼式连接。上平纵联的连接螺栓采用M24的高强度螺栓（Φ26mm孔）。梁端斜杆上设斜向桥门架、在E3A3、A3E3竖杆上设中间横联，桥门架及横联均采用板式结构。桥门架及横联上的连接螺栓采用M24的高强度螺栓（Φ26mm孔）。

2.3 附属设备

主桁设置双侧人行道，人行道支架焊接于钢桥面板上。电缆槽设置在人行道步板下面，左、右侧均设置电缆槽。桥面排水：为保证桥面排水通畅，挡砟墙之间的桥面板顶面设置2%双面排水坡，纵桥向每个3m设一泄水孔，桥面板上设有汇向泄水孔的3面排水坡。挡砟墙高90cm，厚25cm；纵向每2m设一道断缝。防水层采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）高性能防水涂层及其配套防锈底漆，MMA厚3.0mm，保护层厚度为6.0cm的C40聚丙烯纤维网混凝土。

每个桥墩设有2个300t速度型粘滞阻尼器，45度斜向布置。

3 计算结果分析

3.1 模型的建立

根据96m支钢桁梁的截面和实际材料特性，采用MIDAS Civil有限元软件建立该结构的数值模型，除桥面板采用板单元外，其余单元均采用梁单元模拟。见图2。

3.2 挠度计算结果分析

依据规范[3，4]，在建立的数值模型上施加荷载。其中自重荷载根据结构的实际截面特性自动计算，二期恒载包括钢轨、道砟、轨枕、防水层、保护层、挡砟墙等重量，按184kN/m来计算，静活载按双车道布载，由于计算挠度，施加标准活载时取一半。在自重、二期恒载以及二分之一静活载作用下的变形云图见图3。控制截面计算数据如表1。