余郁 陳曉飛 熊文

以揚州觀潮路跨古運河大橋為工程背景，利用大型通用有限元程序ANSYS建立三維實體單元模型，對該橋施工及運營階段進行分析，并與橋梁專用有限元軟件MIDAS civil建立的模型相互驗證。本文ANSYS建立的模型得出的支座反力與施工線形與已有的MIDAS建立的模型的計算結(jié)果相對比。

一、主要技術(shù)標準

1.道路等級：城市次干路；2.設(shè)計速度：40km/h；

3.設(shè)計荷載：

汽車荷載等級：城-A級；

人群荷載及非機動車道荷載：按照《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ 11-2011）[11]相關(guān)條文取值。

4.橋梁寬度：總寬30m，橫向布置為2m（人行道）+4m（非機動車道）+1.5m（分隔帶）+15m（機動車道）+1.5m（分隔帶）+4m（非機動車道）+2m（人行道）。

5.橋面縱坡：橋梁縱坡為2.5%；

6.橋面橫坡：橋梁設(shè)雙向1.5%的橫坡；

7.橋梁設(shè)計基準期：100年；

8.環(huán)境類別：I類；

設(shè)計安全等級：一級；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.1；

二、設(shè)計荷載計算結(jié)果對比

由MIDAS軟件可以得到中跨跨中截面、邊梁與拱結(jié)合截面、中跨與拱結(jié)合截面的彎矩影響線。如下圖：

中跨跨中截面彎矩影響線

邊梁與拱結(jié)合截面彎矩影響線

中跨與拱結(jié)合截面彎矩影響線

三、施工階段豎向反力對比

本項目以揚州市觀潮路跨古運河大橋作為背景工程，對空腹式剛架拱橋施工階段進行了模擬，考慮各施工階段ANSYS與MIDAS計算結(jié)果的差異。建立ANSYS模型如下：

各施工階段總反力匯總表（單位：N）

誤差分析：

MIDAS與ANSYS建模的差異：MIDAS未考慮橫、縱坡，ANSYS考慮了橫、縱坡；MIDAS未建出橫隔板，而是把橫隔板的重量以均布荷載的形式作用在橋梁結(jié)構(gòu)上，而ANSYS建出了橫隔板；MIDAS模型拱板未挖孔，而ANSYS模型考慮了由施工帶來的拱圈挖孔；MIDAS模型橋墩與ANSYS拱座形狀不完全一致。這些差異導(dǎo)致MIDAS模型與ANSYS模型反力結(jié)果有一定誤差，但是最大誤差為6.3%，其余都在5%范圍內(nèi)。因此，可以認為利用有限元軟件ANSYS分析的反力結(jié)果與MIDAS計算的結(jié)果是比較接近的，由此從支座反力角度驗證了本文利用ANSYS建立模型的正確性與合理性。

另外不論是MIDAS模型還是ANSYS模型，從反力的分布都可以看出來：自第二個施工階段起，由于張拉預(yù)應(yīng)力，梁體與支架均發(fā)生不同程度的脫空現(xiàn)象，可能危害到施工階段的安全以及施工的質(zhì)量。