基于MIDAS Civil的渡槽钢便桥施工技术研究

2024-01-09公培志黄振洋袁瑞希

交通科技与管理 2023年23期

公培志黄振洋袁瑞希

摘要在一些跨城市河流、桥梁枢纽的小型桥梁结构施工方案中，临时桥梁贝雷梁的便桥应用面比较广泛。钢便桥结构形式复杂，会产生车辆动荷载、人员静荷载等各种较大动静态荷载，存在一定工程安全隐患，因此事先对其荷载进行准确可靠的结构设计及分析论证是必要的。因施工周期短，结构复杂，质量要求高，文章基于MIDAS Civil有限元软件对结构进行仿真分析，对上下弦杆加强型贝雷梁设计与普通型贝雷梁设计进行对比，对钢便桥整体受力情况、材料强度、刚度、稳定性等进行分析，计算结果表明，该上下弦杆加强型贝雷梁总体的材料强度、刚度系数等性能均较普通型贝雷梁整体有所提升，为实际工程开发应用设计提供了宝贵参考。

关键词钢便桥；临时支架；有限元模拟；贝雷梁

中图分类号 U448.36文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）23-0139-03

0 引言

随着现代技术手段的运用，我国在陆上和道路交通工程应用实践方面的创新技术研究得到快速发展，其中，贝雷梁便桥的桥梁技术及应用研究取得了迅速地发展，在国内公路与水上综合交通建设施工实践领域研究中得到普遍地应用。东南沿海地区要进行一些大跨江运河桥梁隧道项目和沟壑高架桥隧道工程等，许多隧道工程项目上的隧道桥梁建设施工，常常都需要进行建设贝雷架钢混凝土便桥。钢便桥结构因具有移动极为便捷安全、施工灵活、高强度、耐用及可靠高效等多种设计特点，因此在许多场合范围里都得到过较广泛地应用^[1]。普通型贝雷梁架由于本身具有的受力结构形状较简单、运输或移动十分方便、载重量占比略大、互换性比较好、适应变形性能更强等众多性能特点，也曾在世界众多复杂工程结构体系中得到广泛运用。而上下弦杆加强型贝雷梁的结构形式较为灵活，可以根据设计要求进行不同方案的优化和改进，同时这种结构的施工周期相对较短，能够节省施工成本和时间。该文针对两种不同的设计方案，建立了MIDAS Civil有限元模型进行分析，结果表明，上下弦杆加强型贝雷梁钢便桥强度、刚度和承载能力有所提升且布置更为合理，为该工程提供了安全可靠的施工方案，同时为其他相似钢便桥的施工提供了借鉴和参考^[2-4]。

1 工程概况

渡槽工程坝址位于中国云南昆明市的某坝址处，建成通水或在工程投入运行约两年后就可以基本实现水资源的供给，可以说是逐步地解决好了整个滇北西南中流区水资源短缺等瓶颈问题，具有比较显著且重要直接的经济、社会效应价值和自然生态效益。渡槽为单箱单室等高度变截面梁，梁高4.69 m，梁顶宽5 m，底板宽4.4 m，梁顶板厚度为30 cm，底板厚度为45 cm，腹板厚度为40 cm。

2 总体施工方案

渡槽施工由于工期紧张、结构复杂，应选择一种结构稳定且施工周期短的施工方案。现满足要求的支架体系为贝雷梁搭设的钢便桥支架体系。现采用普通型贝雷梁和上下弦杆加强型贝雷梁两种设计方案，进行优选，从而使贝雷梁结构稳定，达到施工要求。

2.1 施工步骤

第一步：提前施工底部承台。搭设底部盘扣架施工平台，对后续钢便桥施工提供平台。

第二步：施工桥台外侧模板，每3 m浇筑一段，浇筑时，上部预留出20 cm的预埋钢筋，继续浇筑时，将锚固钢筋与预埋钢筋进行焊接。

第三步：拼装好贝雷梁，安装好分配梁，铺设桥面板，对桥梁两侧搭设盘口架式人工操作平台。

第四步：支架搭架施工完成安装后，进行混凝土预压，预压构件重量要按混凝土最大可施工承受荷载值的±1.1倍予以加载，加载施工及设备卸载作业应全部按负荷分级标准分段进行。

2.2 支架整体布置

根据渡槽周边地质环境及附属建筑等条件，设计方案1结构布置图见图1、图2。支架布置顺序为：模板→方木→I12.6工字钢纵梁→I25工字钢横梁→贝雷梁（上下加强弦杆）。设计方案2结构布置图见图3。支架布置顺序为：模板→方木→I12.6工字钢纵梁→I25工字钢横梁→普通型贝雷梁。

其中方案1中贝雷梁顺桥向布置6片，横桥向布置13片；方案2中普通型贝雷梁顺桥向布置6片，横桥向布置16片，贝雷梁单片长3 m，高1.7 m，通过花窗将贝雷片连接来加强稳定性。在渡槽与贝雷片的连接处增设10#槽钢竖杆增加结构的稳定性。

3 支架仿真分析

采用Midas Civil建立有限元模型，对该支架受力进行仿真分析，对结构的强度、刚度和稳定性进行计算^[1]。