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        南通跨新江海河橋的計(jì)算分析

        2017-10-16 18:48:48葛萬光馬瑩
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年29期
        關(guān)鍵詞:連續(xù)梁桁架

        葛萬光++馬瑩

        摘 要:采用通用有限元軟件midas civil對(duì)跨新江海河橋?yàn)?1.3+45+90+52m變截面圓管桁架連續(xù)梁拱組合體系橋相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算,并提出相應(yīng)結(jié)論和建議。

        關(guān)鍵詞:桁架;梁拱組合;連續(xù)梁

        中圖分類號(hào):U448.21+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)29-0074-02

        跨新江海河橋?yàn)?1.3+45+90+52m變截面圓管桁架連續(xù)梁拱組合體系橋,以梁受力為主,拱受力為輔,縱向不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。主梁為變截面倒梯形鋼管桁架,在中跨上弦桿上設(shè)拱形弦桿,之間通過斜腹桿連接。主梁和主墩、輔助墩之間采用固結(jié)連接,與過渡墩之間采用支座連接。

        主梁高度和寬度沿順橋向變化。主墩墩頂主梁上弦桿間距為6.4m,下弦桿間距為3.3m,上下弦桿中心線高差4.0m;主跨跨中主梁上弦桿間距為5.0m,下弦桿間距為3.3m,上下弦桿中心線高差為2.2m。邊跨梁端主梁上弦桿間距為4.5m,下弦桿間距為2.5m,上下弦桿中心線高差為2.0m;不同斷面之間漸變。

        主梁下弦桿采用Φ630×16mm鋼管,在主墩墩頂區(qū)域加強(qiáng)為Φ630×20mm和Φ630×24mm,下弦桿之間平聯(lián)采用Φ270×10mm鋼管,主墩頂下平聯(lián)采用Φ351×10mm鋼管;上弦桿采用Φ500×14mm鋼管,在拱形弦桿拱腳區(qū)域加強(qiáng)為Φ500×18mm,上弦桿之間上平聯(lián)采用熱軋H型鋼HW250×250a,墩頂上平聯(lián)桿件采用箱型截面,主梁斜腹桿采用Φ273×10mm鋼管,墩頂及拱腳區(qū)域加強(qiáng)為Φ273×12mm。

        拱形弦桿中心線在跨中豎向高度3.0m,在主墩墩頂兩側(cè)7.5m處與主梁上弦桿相交,規(guī)格采用Φ500×14mm鋼管,在兩側(cè)拱腳12.5m范圍內(nèi)加強(qiáng)為Φ500×18mm鋼管。拱形弦桿與主梁上弦桿之間通過斜腹板連接,采用Φ273×10mm。

        1 作用取值

        1.1 分項(xiàng)荷載

        1.1.1 永久作用

        (1)各類材料重力密度取值根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范 JTG D60》)的相關(guān)規(guī)定。主要材料——鋼、鋼筋混凝土、瀝青混凝土的重力密度取值分別為78.5、26.0、24.0kN/m3,主桁桿件及節(jié)點(diǎn)、橋面系、平面連接系、橫向連接等均按照桿件實(shí)際重量計(jì)入;二期恒載為橋面鋪裝、防撞護(hù)欄、橋面板等匯總后的重量。

        單側(cè)防撞護(hù)欄:0.65kN/m;

        橋面鋪裝龍骨和塑木鋪板:5kN/m;

        節(jié)點(diǎn)板、加筋板、焊縫等重量:1kN/m。

        (2)基礎(chǔ)變位作用

        主墩按沉降2cm考慮,其他橋墩:按沉降1cm考慮。

        1.1.2 可變作用

        (1)人群荷載

        人群荷載按《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》(CJJ 69-95)3.1.3.2條計(jì)算:

        加載長度L取90m,半橋?qū)挾菳取2.25m,經(jīng)計(jì)算單位面積的人群荷載為2.88KPa,設(shè)計(jì)取3KPa。

        (2)溫度作用

        體系溫度:橋位區(qū)的年平均氣溫為14℃,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合龍溫度按14℃考慮。

        鋼結(jié)構(gòu):升溫=39-14 =25.0℃;降溫=-15-14=-29℃

        (3)風(fēng)荷載

        橋址處常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹E方向,距地面10m高度處100年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速為28.6m/s。依據(jù)《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》,地表類別按照B類,那么靜陣風(fēng)系數(shù)Gv為1.29,故靜陣風(fēng)風(fēng)速Vg為36.89m/s。

        在橫橋向風(fēng)作用下,主梁?jiǎn)挝婚L度上的橫向靜陣風(fēng)荷載為

        (4)靜陣風(fēng)風(fēng)速情況下鋼桁梁對(duì)于上下弦桿及拱肋(實(shí)面積比0.23;風(fēng)載阻力系數(shù)為1.2;桁架遮擋系數(shù)0.85),風(fēng)壓為

        P=0.5×1.25×36.892×(0.85*1.2×0.63)=0.5KN/m

        腹桿取0.25kN/m;豎桿取0.25kN/m,順橋向風(fēng)荷載取橫橋向風(fēng)荷載的0.5倍。

        1.2 作用效應(yīng)組合

        結(jié)構(gòu)面內(nèi)分析中需要考慮的作用包括永久作用(結(jié)構(gòu)重力、基礎(chǔ)沉降)、人群荷載、溫度作用、風(fēng)荷載。面外分析時(shí)考慮的作用包括風(fēng)荷載。各項(xiàng)作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)按《通規(guī)》執(zhí)行。

        2 計(jì)算分析

        2.1 結(jié)構(gòu)模型

        全橋結(jié)構(gòu)靜力分析采用空間桿系有限元法,計(jì)算軟件采用空間有限元軟件MIDAS Civil進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算。主橋結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

        圖1 跨新江海河橋主橋結(jié)構(gòu)模型

        2.2 桁架計(jì)算

        2.2.1 主桁架驗(yàn)算

        (1)上弦桿驗(yàn)算(如圖2)

        (2)下弦桿驗(yàn)算(如圖3)

        (3)拱肋驗(yàn)算(如圖4)

        (4)腹桿驗(yàn)算(如圖5)

        (5)橫向支撐桿件驗(yàn)算(如圖6)

        2.2.2 動(dòng)力特性驗(yàn)算(如圖7-圖9)

        動(dòng)力分析結(jié)果表明,部分頻率在敏感頻率范圍內(nèi),需進(jìn)行人行舒適度分析。其過程為根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論確定同步調(diào)(同頻率、同相位)人群荷載,計(jì)算該荷載下結(jié)構(gòu)的豎向及橫向振動(dòng)峰值加速度,與容許加速度進(jìn)行比較。容許加速度值采用BSI規(guī)定,最大加速度為700mm/s2。根據(jù)計(jì)算,方案一橋梁的豎向峰值加速度已經(jīng)超過了容許加速度值,應(yīng)安裝阻尼減振裝置,使得結(jié)構(gòu)最大加速度響應(yīng)滿足人行舒適度要求。

        3 主要結(jié)論及建議

        (1)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

        (2)下弦桿與主墩柱固結(jié)處,桿端彎矩較大,可通過增加套管及加勁肋等措施,降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

        (3)跨新江海河橋(第五聯(lián))豎向自振頻率最小值1.75Hz,不滿足《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》要求,應(yīng)安裝阻尼減振裝置,使得結(jié)構(gòu)最大加速度響應(yīng)滿足人行舒適度要求。

        參考文獻(xiàn):

        [1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1996.

        [2]JTGD60-2015.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2015.

        [3]CJJ 89-95.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,1996.

        [4]徐緒緒,邵國選.橋梁實(shí)測(cè)動(dòng)力響應(yīng)的沖擊系數(shù)計(jì)算方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012(29):199.endprint

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