某变截面连续梁桥托架结构验算

王君红

摘 要：通过有限元软件对某变截面连续梁桥0#托架进行验算分析，介绍了整个计算分析过程，进一步展示出应用Midas-Civil软件解决桥梁结构计算的便捷性和准确性，为软件的进一步发展推广奠定基础。

关键词：连续梁桥;托架;结构验算

1 概述

某铁路（48+80+48）m连续梁梁体采用单箱单室变高度腹板变箱形截面结构，主墩墩顶4米范围内梁体等高，0#块梁高6.432米，长度为8米;边跨处梁高3.832米，现浇段长度为8.23米。该桥0#块纵桥向总长8m，在墩顶范围内纵向长4.6m，墩身两侧各悬臂1.7m。0#块悬臂段底板厚度由1m变为0.67m，腹板厚度均为1m，顶板厚度由0.78m变为0.43m，翼缘板宽度为2.9m。依据现场实际情况，本桥0#块拟采用墩顶托架现浇的施工方法。根据现有资料，托架主桁架采用32a工字钢作为主梁，32a工字钢作为斜撑。托架顶采用两层分配梁进行荷载分配，下层为双36槽钢，上层为12槽钢桁架。

2 计算荷载取值及材料参数

①钢模板自重：q1=2.0kN/m2;钢筋混凝土容重：γc=26.0kN/m3;施工人员、材料及施工机具荷载：q3=1.5kN/m2;振捣混凝土时产生的振动荷载：q4=2.0kN/m2;浇注混凝土时产生的冲击荷载：q5=2.0kN/m2;钢材自重：78.5kN/m3。

②本次计算所用型钢全部为Q235钢材，其强度设计值如下：抗拉、抗压和抗弯：取f =205MPa;抗剪：取fv =120MPa;弹性模量：取E=2.06×105MPa。

3 0#块托架验算

3.1模板桁架验算

该模板桁架所用材料均为12号槽钢，桁架间距有0.5m、0.7m和1.15m三种。根据每榀桁架处混凝土的高度及桁架布设间距可确定桁架上的荷载，桁架横向对称分布，以下仅计算其中一半的桁架。根据荷载分析，采用通用有限元软件Midas civil对托架整体建模，施加荷载。根据有限元仿真计算，各模板桁架正应力和剪应力计算结果如下图所示，所有杆件的弯曲正应力均指正负应力中绝对值最大值。

由以上结算结果可知，各桁架杆件中最大正应力，最大a剪应力，故桁架强度满足要求。

3.2 分配梁（36a双槽钢）验算

根据有限元仿真计算，各36a双槽钢分配梁正应力、剪应力和变形计算结果可知，各分配梁中最大正应力，最大剪应力，故36a双槽钢分配梁强度满足要求。

横梁中间跨最大位移为0.03mm<2220/400=5.55mm，故36a双槽钢分配梁刚度满足要求。

3.3 主梁（32a工字钢）验算

根据有限元仿真计算，各32a工字钢主梁正应力、剪应力计算结果可知，各主梁中最大正应力，最大剪应力，故32a工字钢主梁强度满足要求。

3.4 斜撑（28a工字钢）验算

（1）强度验算：根据有限元仿真计算，各32a斜撑正应力、剪应力计算结果可知，各主梁中最大弯曲应力（拉），（压），最大轴向应力（压）。所以，最大正应力，最大剪应力，故32a斜撑强度满足要求。

（2）斜撑稳定性验算：根据有限元仿真计算，各32a斜撑内力计算结果可知斜撑轴力为N=220.7kN，绕强轴的弯矩Mx=8.6kN·m。

整体稳定性验算过程如下：

①轴心受压整体稳定性系数

I32a工字钢对x轴属于a类截面，对y轴属于b类截面，依据《钢结构设计规范》，查表得，。

②欧拉临界力：

③等效弯矩系数：

④均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数：

⑤整体稳定性：

平面内：

（满足要求）

平面外：

（满足要求）

综上所述，32a工字钢斜撑稳定性满足要求。

4 结语

通过以上计算分析，本托架结构合理，各构件强度、刚度及稳定性均能满足要求，现场可进行托架和0#块施工。通过对计算结果进行分析，进一步验证了有限元软件在桥梁施工过程中进行验算的优越性，建模速度快、结果准确可靠、可视化显示，这对施工人员进行优化调整、分析计算提供了有利的帮助，同时也保证了结构的安全性、可靠性和经济性要求。

参考文献

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