Midas/civil在小曲線半徑橋建模分析中的應用

張 丹

(鹽城工學院，江蘇 鹽城 224051)

Midas/civil在小曲線半徑橋建模分析中的應用

張 丹

(鹽城工學院，江蘇 鹽城 224051)

對某座小曲線半徑橋的上部結構、下部結構及橋跨布置進行了詳細介紹，結合該座小曲線半徑橋的建模分析，論述了Midas/civil軟件在曲線橋設計時應注意的事項，為類似橋梁的設計提供了參考依據。

曲線橋，模型，特征值，反力

Midas/civil是一款比較流行的橋梁結構有限元分析軟件，它充分結合了國內有關規范和習慣，并且有非常方便的前后處理模塊[1]，目前已為各大公路、鐵路部門的設計院所采用。本文結合一座曲線形的人行景觀橋對Midas/civil軟件在該類橋型建模分析中的應用進行介紹，并對一些問題進行探討。

1 工程概況

1.1 橋跨布置

本橋面位于R=45 m～80 m不同小半徑圓曲線組合線形上，縱面位于R=375 m凸曲線上，最大縱坡8.8%。跨徑布置為(2×25+30+2×25)m鋼箱梁，橋梁總長130 m，兩側各接20 m長橋頭引道。橋面總寬4.57 m，凈寬3.5 m，墩臺徑向布置。

1.2 上部結構

上部結構采用等截面單箱單室鋼箱梁，中心梁高1.3 m，頂板寬3.8 m水平設置，底板采用流線型、腹板斜置。頂底板及腹板厚度均為16 mm；橫隔板縱向間距3 m，除支點處板厚采用20 mm外，其余均為14 mm；橫向加勁肋縱向間距有0.9 m和1.0 m兩種，高250 mm，板厚10 mm；縱向加勁肋采用開口板肋，高100 mm，板厚10 mm，頂板及腹板縱向加勁肋沿橋軸向貫通設置，底板縱向加勁肋除在支點橫隔板處斷開外，其余段落均縱向連續。橫隔板(除端橫隔板)中心區域及兩側梁端附近底板設有人孔，便于后期檢修養護。

1.3 下部結構

本橋1號～4號橋墩采用造型新穎的斜撐式變截面橢圓形鋼管混凝土，墩頂截面長短軸分別為1.0 m和0.8 m，墩底截面長短軸尺寸分別為2.2 m和1.2 m。鋼管壁厚為20 mm，內填充C40素混凝土。鋼管混凝土柱底與帶有加勁肋的水平鋼板焊接，鋼板底焊有直徑32 mm錨固粗鋼筋并預埋在承臺內，保證鋼管混凝土柱與承臺間的可靠連接。

鑒于斜撐式橋墩承受縱橫向彎矩均較大，為確保結構運營期間在海水及海洋潮濕空氣侵蝕下具有足夠的安全度，本次設計在所有橋墩墩底2 m高范圍內設置直徑28 mm的鋼筋，并在墩底5 m高度范圍內設置5束15～10預應力鋼束，錨固端伸入承臺1.0 m，采用單端張拉方式。橋墩基礎采用群樁基礎，承臺縱橫向寬度均為6.2 m，厚度1.5 m，每個承臺下設置9根直徑D=0.8 m的鉆孔樁，縱橫向均為3排。

橋臺采用柱式臺，橫向2根直徑D=0.8 m鉆孔灌注樁，蓋梁頂設置不銹鋼板與鋼箱梁，梁端底板采用面接觸方式支撐。

2 計算模型與分析

2.1 模型建立

本橋為小半徑曲線橋，彎扭耦合作用明顯[2]，為明確結構的受力狀態，設計階段應用Midas/civil綜合程序建立空間梁單元模型。模型在兩端橋臺處僅約束豎向位移，兩邊邊墩采用固定支座，中墩處均為固結，并且考慮平縱曲線的影響。模型見圖1。

2.2 分析計算

模型分析計算主要包括反力、特征值、地震反應譜分析。

2.2.1 反力分析

考慮人行天橋上可能同時出現的作用，按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行作用效應組合，取最不利效應進行荷載組合，最不利荷載作用下的反力如表1和圖2所示。

表1 最不利荷載作用下反力

2.2.2 特征值分析

特征值分析采用兩種約束方式進行分析：1)邊墩采用雙向固定支座，中墩固結形式：主梁的一階豎彎(頻率：2.500 Hz)。2)邊墩固定支座，中墩固結形式：主梁一階豎彎(頻率：3.079 Hz)。

3 結語

1)由反力分析可得本橋在1號墩會出現最大負支座反力，對于抗彎的設計和施工具有指導意義；2)CJJ 69—95城市人行天橋與人行地道技術規范2.5.4條款，要求天橋的上部結構豎向自振頻率不應小于3 Hz[3]；由特征值分析可知，第一種約束條件不滿足要求，因此采用第二種形式的約束條件；3)由地震反應譜分析可看出在偶然組合下，橋墩處的應力均為壓應力。

[1] 北京邁達斯技術有限公司.MIDAS土木結構分析手冊[Z].2005.

[2] 湯 波.城市軌道交通大跨度小半徑曲線梁橋設計[J].城市軌道交通研究，2013(1):46.

[3] CJJ 69—95，城市人行天橋與人行地道技術規范[S].

On application of Midas/civil in modeling analysis of small radius curve section

Zhang Dan

(YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224051,China)

The paper has the detailed introduction of upper and lower structures and bridge span allocation of some small radius curve section, and indicates the precautions of Midas/civil software in the curve bridge design by combining with the modeling analysis of the small radius curve section, so as to provide some reference for the design of similar bridges.

curve bridge, model, characteristic value, counter-force

2014-12-18

張 丹(1987- )，男，碩士，助教

1009-6825(2015)06-0154-02

U441

A