某临时钢结构便道桥结构验算与分析研究

2020-06-17祝孝成刘晋华

四川水泥 2020年5期

祝孝成刘晋华

（河南省交通科学技术研究院有限公司，河南郑州 450006）

1 工程概况

某临时钢便桥跨径组合为（1.5+10×8+1.5）m，宽度为5m，桥面面积450m2，该便道桥基础为钢筋混凝土条形基础共11处，每处基础长、宽、高分别为6m、2m、0.6m，每个基础上预埋3块0.85m×0.85m的钢板，钢板上焊接直径0.4米、高2米的钢柱3根，每个条形基础的3根钢柱顶安装2H500×200×8×10型钢做支撑梁；在支撑梁上沿便桥长的方向安装6根H500×200×8×10型钢，做便桥支撑梁，上铺10mm厚的钢板做桥面；桥面两侧设置1.28m高的直挡钢栏杆。为加强钢柱的稳定性，纵向每隔2跨用L125×80×8的角钢成十字形连接相邻钢柱，增加钢柱强度。

2 结构验算依据及内容

主要依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86），并结合该桥实际情况，主要对该桥进行了强度验算（包括抗弯强度与抗剪强度）和下部钢柱的刚度验算。

3 结构验算模型及荷载

3.1 结构验算模型建立

计算采用MIDAS/Civil有限元软件建立模型。钢主梁采用H型截面梁单元，横向钢支撑梁采用钢箱型截面梁单元，钢柱采用管型截面梁单元，柱间斜向支撑采用角钢型截面桁架单元，钢桥面板采用板单元；主梁与横向支撑梁、横向支撑梁与钢柱之间的连接均采用弹性连接中的刚性模拟，钢柱底部采用一般支承模拟。模型划分为856个梁单元、32个桁架单元、742个板单元，结构计算模型见图3.1。汽车荷载按1车道最不利情况进行影响线加载。考虑到钢柱底部锈蚀较严重，最下端50cm其壁厚取用6mm。

图3 .1 结构分析有限元模型

3.2 结构验算作用荷载及组合

3.2.1 永久荷载

上部结构的钢材采用容重78.5kN/m3；桥面铺装为10mm厚钢板，其自重计算采用容重78.5kN/m3；钢栏杆单侧取值0.42kN/m。

3.2.2 可变荷载

客车荷载，其型号为EQ6800LHT1，产品商标为东风超龙，车长8040mm，宽2480mm，高3160mm，轴距3800mm，最大质量为10150kg；人群荷载为20×85=1700 kg；温度荷载：体系升温20℃，体系降温-15℃。

3.2.3 荷载组合

依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）第1.2.10条与《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）第2.1.2条的规定，结合桥梁实际状况，该桥验算采用如下荷载组合I：桥梁自重+可变荷载+温度影响力。

3.2.4 规范容许值

钢结构参照《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）中的规定，容许应力如下取值：轴向应力[σ ]=200MPa，弯曲应力[σw]=210MPa，剪应力[τ ]=120 MPa。该桥为临时性结构，计算时采用荷载组合I，因此容许应力提高系数为1.4。依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）第7.7.2条的规定，结合该桥现场实际状况，确定该桥验算承载能力检算系数为0.85。