煤礦區(qū)簡支梁橋安全性檢驗

孟 憲 偉

(江蘇恒久鋼構(gòu)有限公司，江蘇 徐州　221001)

?

煤礦區(qū)簡支梁橋安全性檢驗

孟 憲 偉

(江蘇恒久鋼構(gòu)有限公司，江蘇 徐州221001)

采用ANSYS有限元軟件，對某煤礦區(qū)簡支梁橋進行了數(shù)值模擬計算，分析了該橋在采動條件下的穩(wěn)定性，指出該簡支梁橋在地表傾斜變形為3.5 mm/m時，結(jié)構(gòu)失去原有承載力，需采取加固措施后才可繼續(xù)使用。

簡支梁橋，數(shù)值模擬，傾斜變形

1　工程概況

1.1橋梁現(xiàn)狀

該大橋設(shè)計標準為：橋梁設(shè)計荷載為城—A級；橋面沿橫向布置為上下行幅對稱布置，0.5 m防撞護欄+16.0 m行車道+0.5 m防撞護欄+4.0 m凈空+0.5 m防撞護欄+16.0 m行車道+0.5 m防撞護欄，橋梁全寬38 m；橋梁沿跨徑組合為6×30 m裝配式等截面簡支箱梁，墩臺為樁柱式。

1.2開采后沉陷值預(yù)計

橋梁處沉陷最大下沉值為500 mm；南北方向最大傾斜值為4.8 mm/m，南北方向水平移動最大值為175 mm；東西方向最大傾斜值為0.5 mm/m，東西方向水平位移最大值約為68 mm。顯然地面最大移動變形主要方向在南北方向。

1.3工程分析

該大橋為兩幅對稱布置，只對地表變形大的一側(cè)的橋幅進行檢驗分析。由地面沉降值得出，地面移動變形主要沿著南北方向，并且南側(cè)橋幅的變形值比北側(cè)橋幅的大。因此選南側(cè)幅橋為研究對象。

2　大橋抗采動變形數(shù)值計算

檢驗橋梁在采動條件下是否安全主要關(guān)注橋梁本身是否會產(chǎn)生裂縫[1]，且裂縫范圍能否滿足正常使用的要求。對該橋采用ANSYS有限元軟件進行數(shù)值模擬計算。

1)計算模型的建立。計算模型擬定尺寸78 m×12 m×39 m，結(jié)構(gòu)尺寸均是按照原設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸擬定，混凝土單元采用ANSYS有限元軟件自帶單元Solid65單元，鋼筋以彌散模型加入，構(gòu)件配筋均按照原設(shè)計圖紙計算確定。計算模型見圖1。

2)本模型在進行數(shù)值計算時作如下假設(shè)：a.為了方便計算，地基土設(shè)定為單一土體、均質(zhì)、各向同性；b.因為主要研究的是該簡支梁橋下部結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，因此不考慮樁基，所以橋墩與土體的連接近似等效為剛接；c.橋上上部荷載主要考慮結(jié)構(gòu)自重和汽車荷載，采用城—A級汽車荷載；為了簡化計算，把橋體上部結(jié)構(gòu)自重換算為均布荷載滿布在橋梁結(jié)構(gòu)上。

3)材料參數(shù)。計算模型所取材料參數(shù)取值如表1所示。

表1　材料物理力學(xué)參數(shù)

4)邊界條件。荷載主要考慮承受的上部汽車荷載和結(jié)構(gòu)的自重，為了方便計算，將汽車荷載等效轉(zhuǎn)換為簡支梁橋表面的均布荷載。根據(jù)實際工程情況，確定模型邊界條件為：模型的左右邊界為X方向約束，前后邊界為Z方向約束，底部邊界施加整個位移邊界，整個模型沿Y方向位移約束[2]。

5)計算結(jié)果。分析可知：經(jīng)過數(shù)值模擬計算，該大橋在地表傾斜變形為3.5 mm/m時，蓋梁跨中位置的下部就產(chǎn)生張開裂縫，如圖2，圖3所示。偏安全考慮即認為結(jié)構(gòu)不能繼續(xù)安全使用。若想使該大橋繼續(xù)正常使用，對該大橋進行加固修復(fù)是非常有必要的[1]。

3　結(jié)語

1)采動區(qū)內(nèi)的建筑物受采動影響較大，基本在地表傾斜3 mm/m～5 mm/m時，普通結(jié)構(gòu)的建筑物就會破壞，失去原有承載能力。2)本次檢驗的簡支梁橋在地表傾斜變形為3.5 mm/m時，蓋梁跨中下部位置就產(chǎn)生張開裂縫，結(jié)構(gòu)失去原有承載能力。為了安全考慮，判定該橋不能繼續(xù)正常使用，需采用一定的加固修復(fù)措施方可正常使用。

[1]欒元重.采動橋梁變形分析[J].礦山測量，2001(4)：56-57．

[2]段敬民，馮波濤，李偉．ANSYS對簡支梁的數(shù)值模擬[J].低溫建筑技術(shù)，2009(12)：53-55．

The safety inspection of coal mining area simply supported girder bridge

Meng Xianwei

(JiangsuHengjiuSteelStructureLimitedCompany,Xuzhou221001,China)

Using the ANSYS finite element software, this paper made numerical simulation calculation for a certain coal mining area simply supported girder bridge, analyzed the stability of the bridge under the mining condition, pointed out that the earth’s surface tilting deformation was 3.5 mm/m of the simply supported girder bridge, the structure lost original bearing capacity, should be taken to continue to use after reinforcement measures.

simply supported girder bridge, numerical simulation, tilting deformation

1009-6825(2016)08-0193-02

2016-01-09

孟憲偉(1981- )，男，工程師

U446

A