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    Midas/Civil有限元軟件在六連拱橋滿堂支架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

    2019-09-20 12:02:46陳義兵張建仁
    關(guān)鍵詞:扣式匯總表拱圈

    陳義兵,張建仁

    (滁州市路橋工程有限責(zé)任公司,安徽 滁州 239000)

    一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

    滁州市滁州大道羅巷橋橋跨布置6x30米,全長(zhǎng)215.0米。橋梁采用6孔空腹式連拱。主拱圈均為懸鏈線無(wú)鉸拱。拱圈凈跨徑為30m,計(jì)算矢高為4.9m,矢跨比為1/5.44。主拱圈采用90cm厚板拱。橋梁主拱圈如圖1.1所示。橋梁下部各墩為拱座接承臺(tái)、樁基礎(chǔ);橋臺(tái)采用組合式橋臺(tái),前臺(tái)采用重力式橋臺(tái)接承臺(tái)、樁基礎(chǔ);后座采用重力式橋臺(tái)。

    圖1.1 單跨主拱圈立面圖

    二、主要材料

    (1)混凝土:C40 砼;(2)鋼管:Q235(Φ48×3.5型碗扣式支架)

    表1.1 混凝土力學(xué)指標(biāo)

    表1.2 鋼管截面特性

    本次計(jì)算模型按碗扣式滿堂支撐架設(shè)計(jì),假定支架基礎(chǔ)穩(wěn)定不發(fā)生沉降,地面以上20cm處縱、橫向均設(shè)置掃地桿,立桿縱橫向間距60cm,大、小橫桿步距最大1.2m,頂部按照空間位置進(jìn)行加密,立桿頂部自由端不超過(guò)30cm。為簡(jiǎn)化計(jì)算且偏于安全計(jì)算,本次模型不設(shè)置剪刀撐。連拱橋模型按無(wú)鉸拱計(jì)算。

    三、計(jì)算模型

    橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如下圖2.1所示,橋梁節(jié)點(diǎn)數(shù)量6882個(gè),單元15594。

    圖2.1 橋梁結(jié)構(gòu)Midas/Civil模型圖

    主拱圈按照從拱腳至拱頂?shù)牟襟E分段進(jìn)行澆筑,分段位置應(yīng)能使拱架受力對(duì)稱、均勻和變形小為原則。模型中主拱圈按90cm厚度進(jìn)行澆筑,橫橋向取3m寬段建模;縱橋向在拱腳、中間和1/4部位分別設(shè)置1m寬間隔槽,按照1/4部位、中間、拱腳順序進(jìn)行合攏。先1-2跨形成連拱,再5-6跨形成連拱,最后合龍3-4跨形成六連拱。

    Midas/Civil模型施工階段模擬流程:

    (1)滿堂支架架設(shè);(2)第一階段(工況1):由各跨拱腳間隔槽處向中心對(duì)稱澆筑混凝土至l/4處間隔槽;(3)第二階段(工況2):由l/4處間隔槽處對(duì)稱澆筑混凝土至拱頂間隔槽處;(4)第三階段l/4處合攏(工況3);(5)第四階段中間處合攏(工況4);(6)第五階段拱腳處合攏(工況5);(7)成橋狀態(tài)。

    2.1 橋梁結(jié)構(gòu)施工階段分析匯總表2.1

    ?

    四、穩(wěn)定性分析

    (一)根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 166-2016)第 5.3.9 條規(guī)定:

    模板支撐架立桿計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算:

    式中:h—步距;

    a—立桿伸出頂層水平桿長(zhǎng)度,可按650mm取值;

    μ—立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),取值1.1;

    k—立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù),按表5.3.9采用。

    注:當(dāng)驗(yàn)算立桿允許長(zhǎng)細(xì)比時(shí),取k=1.000。

    (二)根據(jù)《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 166-2016)第 5.1.7 條規(guī)定:

    5.1.7腳手架桿件長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)符合以下規(guī)定:

    1腳手架桿LI細(xì)比不得大于230;

    立桿允許長(zhǎng)細(xì)比:

    鋼管軸心受壓穩(wěn)定系數(shù):

    查《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 166-2016)附錄C:鋼管軸心受壓穩(wěn)定系數(shù):

    φ=0.1707f=N/(φA)N—桿件軸力結(jié)果見(jiàn)匯總表2.1

    五、結(jié)果匯總

    通過(guò)對(duì)本橋的模型計(jì)算分析可知:橋梁結(jié)構(gòu)施工階段分析;

    表3.1 第一階段施工結(jié)果匯總表

    表3.2 第二階段施工結(jié)果匯總表

    表3.3 l/4合攏段施工結(jié)果匯總表

    表3.4 中間合攏段施工結(jié)果匯總表

    表3.5 拱腳合攏段施工結(jié)果匯總表

    六、結(jié)論

    從 Midas/Civil計(jì)算結(jié)果

    可以看出,立桿縱橫向間距60cm,大、小橫桿步距最大1.2m,頂部按照空間位置進(jìn)行加密,立桿頂部自由端不超過(guò)30cm。按此方案設(shè)計(jì)立桿的撓度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性均能滿足施工要求。此模型由于簡(jiǎn)化,僅在跨中部分設(shè)置剪刀撐,對(duì)水平力的約束較弱,但在可控范圍;.拱圈澆筑應(yīng)遵循對(duì)稱均衡加載的原則,應(yīng)先1/4、后拱頂再拱腳對(duì)稱、均勻進(jìn)行,主拱圈低溫合龍、高溫松架。拱圈縱橋向分段施工縫應(yīng)保持與拱軸線垂直。施工過(guò)程中應(yīng)做好施工控制工作,在關(guān)鍵位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn),主拱圈施工及拱上填料、橋面系施工的全過(guò)程均應(yīng)監(jiān)測(cè)主拱圈的變形。

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