賀勝

摘要：新建銀西高鐵銀川機(jī)場(chǎng)黃河特大橋96m簡支鋼桁梁橫截面采用有豎桿三角形桁式，主桁與橋面板的寬度分別為13.8m、12.6m。橋面為正交異性鋼橋面板，在上弦及拱肋設(shè)置縱向聯(lián)結(jié)系，橫橋向每隔22m～24m設(shè)置一道橫向聯(lián)接系。采用MIDAS Civil有限元軟件建立該橋的梁單元模型，通過計(jì)算主桁桿件的剛度、內(nèi)力以及應(yīng)力，并與相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行比較，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。

Abstract： The cross-section of the 96m simple-supported steel truss girder of the Yinxi High-speed Rail Yinchuan Airport New Yellow River Bridge has a vertical bar triangular truss type. The widths of the main lintel and the bridge deck are 13.8m and 12.6m respectively. The bridge deck is an orthotropic steel bridge deck. Longitudinal coupling systems are set on the top chord and arch ribs， and a horizontal connecting system is set on the cross bridge every 22m～24m. The beam element model of the bridge was established using MIDAS Civil finite element software. The stiffness， internal force and stress of the main boring bar were calculated and compared with the corresponding specifications. The feasibility of the structural design was analyzed.

關(guān)鍵詞：鐵路橋；簡支梁；鋼橋；結(jié)構(gòu)分析

Key words： railway bridge；simply supported beam；steel bridge；structural analysis

中圖分類號(hào)：U448.21+3；U441+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）14-0149-02

0 引言

銀西鐵路銀川機(jī)場(chǎng)黃河特大橋96m簡支鋼桁梁橫截面采用有豎桿三角形桁式，上下弦節(jié)的間長度為12m。主桁的寬為13.8m，橋面板的寬度為12.7m，橋面系由橋面板、橫梁、縱向U肋和T肋組成。道砟與鋼橋面板之間采用輕質(zhì)墊層體系，其組成為MMA高性能防水體系及厚度為4.8cm的C40聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土組成，聚丙烯纖維網(wǎng)的用量為每立方1.8kg，并按照聚丙烯纖維工藝要求和驗(yàn)收，混凝土為現(xiàn)澆或預(yù)制。

1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

①鐵路等級(jí)：高速鐵路。②正線數(shù)目：雙線。③設(shè)計(jì)速度：250km/h，基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留提速條件。④線間距：5.0m。⑤最小曲線半徑：3500m。⑥最大坡度：20‰，困難地段30‰。⑦到發(fā)線有效長度：650m。⑧列車運(yùn)行控制方式：自動(dòng)控制。⑨行車指揮方式：調(diào)度集中。⑩最小行車間隔：3分鐘。

2 橋梁構(gòu)造

2.1 主桁及橋面板

96m簡支鋼桁梁主桁上弦桿采用焊接箱形截面，豎板高1100mm，內(nèi)寬1000mm，板厚24～40mm。主桁下弦桿采用焊接箱形截面，豎板高1300mm，內(nèi)寬1000mm，板厚20～36mm。斜腹桿采用箱形及“H”型截面，箱形截面高1100mm，外寬1072mm，板厚36mm；H型截面高700～900mm，內(nèi)寬1000mm，板厚20～32mm。豎桿采用“H”型截面。橋面板沿縱向分割成段，運(yùn)至工地進(jìn)行拼接焊連。橫橋向共設(shè)置16道U肋和6道T肋，U肋高260mm，頂寬300mm，底寬207mm，板厚8mm；T肋高200mm，板厚14mm。端橫梁采用箱型截面，截面腹板高1.30～1.42m，厚24mm；底板寬1.2m，厚32mm。中間橫梁每一個(gè)節(jié)間總共設(shè)置三道，中間橫梁腹板高1.30～1.42m，厚14mm，下翼緣寬0.46m，厚26mm。主桁桿件示意圖如圖1所示。

2.2 門架及縱向聯(lián)結(jié)系

上平聯(lián)的斜桿以及支撐桿采用節(jié)點(diǎn)板對(duì)拼式連接。上平縱聯(lián)的連接螺栓采用M24的高強(qiáng)度螺栓（Φ26mm孔）。梁端斜桿上設(shè)斜向橋門架、在E3A3、A3E3豎桿上設(shè)中間橫聯(lián)，橋門架及橫聯(lián)均采用板式結(jié)構(gòu)。橋門架及橫聯(lián)上的連接螺栓采用M24的高強(qiáng)度螺栓（Φ26mm孔）。

2.3 附屬設(shè)備

主桁設(shè)置雙側(cè)人行道，人行道支架焊接于鋼橋面板上。電纜槽設(shè)置在人行道步板下面，左、右側(cè)均設(shè)置電纜槽。橋面排水：為保證橋面排水通暢，擋砟墻之間的橋面板頂面設(shè)置2%雙面排水坡，縱橋向每個(gè)3m設(shè)一泄水孔，橋面板上設(shè)有匯向泄水孔的3面排水坡。擋砟墻高90cm，厚25cm；縱向每2m設(shè)一道斷縫。防水層采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）高性能防水涂層及其配套防銹底漆，MMA厚3.0mm，保護(hù)層厚度為6.0cm的C40聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土。

每個(gè)橋墩設(shè)有2個(gè)300t速度型粘滯阻尼器，45度斜向布置。

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 模型的建立

根據(jù)96m支鋼桁梁的截面和實(shí)際材料特性，采用MIDAS Civil有限元軟件建立該結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，除橋面板采用板單元外，其余單元均采用梁單元模擬。見圖2。

3.2 撓度計(jì)算結(jié)果分析

依據(jù)規(guī)范[3，4]，在建立的數(shù)值模型上施加荷載。其中自重荷載根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際截面特性自動(dòng)計(jì)算，二期恒載包括鋼軌、道砟、軌枕、防水層、保護(hù)層、擋砟墻等重量，按184kN/m來計(jì)算，靜活載按雙車道布載，由于計(jì)算撓度，施加標(biāo)準(zhǔn)活載時(shí)取一半。在自重、二期恒載以及二分之一靜活載作用下的變形云圖見圖3?？刂平孛嬗?jì)算數(shù)據(jù)如表1。

由表1可知，恒載以及靜活載作用下96m簡支鋼桁梁的豎向撓度分別為83.2mm、20.5mm，均在規(guī)范容許限值以內(nèi)。說明該96m簡支鋼桁梁橋的剛度滿足要求。

3.3 內(nèi)力及應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析

按照恒載、列車活載、橫向搖擺力的主力組合計(jì)算96m簡支鋼桁梁的內(nèi)力及應(yīng)力，計(jì)算云圖分別如圖4～圖6所示。主桁及上平聯(lián)控制桿件的最大應(yīng)力及最大應(yīng)力結(jié)果見表2、表3所示。

如表2、表3所示，主力組合作用下主桁桿件的最大拉應(yīng)力及壓應(yīng)力分別為85.2MPa、-43.4MPa；上平聯(lián)桿件的最大拉應(yīng)力及壓應(yīng)力分別為11.4MPa、-10.5MPa，均小于220MPa的規(guī)范彎曲容許值。各桿件的最大內(nèi)力也在規(guī)范[3，4]限值內(nèi)。

4 結(jié)論

根據(jù)96m簡支鋼桁梁的結(jié)構(gòu)特性，建立有限元數(shù)值模型。根據(jù)規(guī)范要求施加荷載，對(duì)桿件的撓度以及內(nèi)力進(jìn)行分析，并與規(guī)范進(jìn)行比較。主要結(jié)論如下。

①經(jīng)過分析，恒載作用下96m簡支鋼桁梁的撓度最大，為83.2mm，小于容許值120mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

②銀川機(jī)場(chǎng)黃河特大橋96m簡支鋼桁梁的應(yīng)力小于容許值，最大內(nèi)力在規(guī)范容許范圍內(nèi)。

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