某客貨共線簡支箱梁的滑道梁安全性分析與評(píng)估

徐旖旎

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某客貨共線簡支箱梁的滑道梁安全性分析與評(píng)估

徐旖旎

（山東科技大學(xué) 礦業(yè)與安全學(xué)院 山東青島 266590）

為了研究某客貨共線簡支箱梁滑道梁的安全性，特利用Midas/Civil 2015對(duì)簡支箱梁移動(dòng)到滑道梁不同位置時(shí)的內(nèi)力和彎矩值進(jìn)行了計(jì)算和分析，并對(duì)滑道梁在最不利工況下的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果表明滑道梁的各項(xiàng)性能設(shè)計(jì)能夠滿足現(xiàn)場施工的要求，可為同類工程的施工作參考。

滑道梁；抗彎強(qiáng)度；抗剪強(qiáng)度；整體穩(wěn)定性；局部穩(wěn)定性

1工程概況

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的一種重要方式，采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，可以有效的節(jié)約資源和能源，提高材料利用率，降低對(duì)施工場地的要求，減少建筑垃圾和對(duì)環(huán)境的不良影響[1-2]。江蘇省某車站附近高架橋就是采用這種施工方式，將直線簡支箱梁在工廠進(jìn)行預(yù)制，然后通過運(yùn)梁車將預(yù)制梁運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，這不僅大大的提高了橋梁的建設(shè)速度，也提高了橋梁施工的標(biāo)準(zhǔn)化。并由設(shè)計(jì)圖紙可知該高架橋并行設(shè)置了3條路線，為節(jié)約施工成本，只布置了一臺(tái)架橋機(jī)，而且將其布置在右側(cè)正線上，其他兩條路線上的簡支箱梁是通過滑道梁運(yùn)送至其設(shè)計(jì)位置。為保證簡支箱梁在運(yùn)輸過程的安全性，特對(duì)滑道梁各項(xiàng)抗力性能進(jìn)行了驗(yàn)算。

2施工設(shè)計(jì)方案及有限元建模分析

2.1 施工設(shè)計(jì)方案

圖1 簡支箱梁移動(dòng)方向圖

圖2 滑道梁正面圖

圖3 滑道梁側(cè)面圖

2.2 有限元分析

由圖1可知，簡支箱梁是通過滑道梁從正線運(yùn)到左側(cè)的3號(hào)線和5號(hào)線，并且可以看出滑道梁下方3個(gè)混凝土支墩之間的距離是相同的，即兩跨之間的受力也是相同的，為了簡化計(jì)算只取右側(cè)一半滑道梁進(jìn)行研究計(jì)算。為進(jìn)一步研究當(dāng)簡支箱梁移至右側(cè)滑道梁不同位置時(shí)滑道梁內(nèi)部應(yīng)力，分3種情況進(jìn)行分析，分別為：①簡支箱梁位于右側(cè)支墩正上方；②簡支箱梁移至跨中；③簡支箱梁下移梁小車剛到左側(cè)支墩右側(cè)邊沿。由設(shè)計(jì)圖紙還可知簡支箱梁總重為600t，通過4個(gè)移梁小車作用在滑道梁上，故作用在滑道梁上的單個(gè)集中力為1500KN。針對(duì)這3種工況經(jīng)Midas/Civil [3]進(jìn)行建模分析分別如圖4、圖5、圖6所示，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

圖4 簡支箱梁位于滑道梁右側(cè)

圖5 簡支箱梁位于滑道梁跨中

圖6 簡支箱梁位于滑道梁左側(cè)

表1 簡支箱梁位于滑道梁不同位置時(shí)內(nèi)力值

3滑道梁強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算

截面中和軸距受壓底板邊緣邊距:

對(duì)截面中和軸的毛截面慣性矩：

截面中和軸以上部分面積對(duì)中和軸的面積矩：

由計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)移輛小車位于跨中時(shí)，此時(shí)彎矩值最大。且為 則有：

根據(jù)《公路橋規(guī)》[4]規(guī)定，鋼材和連接容許應(yīng)力應(yīng)乘以提高系數(shù)K=1.25。

3.2滑道梁截面剪應(yīng)力驗(yàn)算

同理由計(jì)算結(jié)果可知，也是當(dāng)移梁小車位于跨中時(shí)，剪應(yīng)力最大。且，腹板寬度，則

3.3滑道梁整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

計(jì)算主梁截面繞y軸的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑如下：

主梁受壓底板兩相鄰節(jié)點(diǎn)的距離，等于兩相鄰豎肋之間的間距，而主梁截面高度h=1250mm，則換算長細(xì)比為

查附表[5]得，則：

主梁受壓頂板寬度b=1600mm，側(cè)向固定點(diǎn)間距即為兩相鄰豎肋之間的間距。鋼梁材料為，則

由以上計(jì)算結(jié)果可知，滑道梁的整體性滿足要求。

3.4局部穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，并考慮上下面鋼板對(duì)腹板的嵌固作用和鋼板初始缺陷的影響，經(jīng)理論推導(dǎo)可知當(dāng)時(shí)，梁才會(huì)發(fā)生剪切失穩(wěn)；當(dāng)時(shí)，梁才會(huì)發(fā)生彎曲失穩(wěn)。因此，《公路橋規(guī)》規(guī)定：當(dāng)和時(shí)，可不設(shè)置加勁肋。經(jīng)計(jì)算，實(shí)際因，所以該滑道梁不會(huì)發(fā)生剪切破壞和彎曲失穩(wěn)，故可不設(shè)置加勁肋。又51.08與60比較接近，安全富余度較低，因此設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置了加勁肋。《公路橋規(guī)》規(guī)定加勁肋界面尺寸應(yīng)符合以下要求，當(dāng)且僅當(dāng)設(shè)置豎向加勁肋加強(qiáng)腹板時(shí)，其每側(cè)加勁肋的外伸寬度；厚度。經(jīng)計(jì)算。而實(shí)際設(shè)計(jì)值為1576mm80.87mm。故滿足要求。

4 結(jié)論

通過利用Midas/Civil 2015計(jì)算和分析簡支箱梁移動(dòng)到滑道梁不同位置時(shí)滑道梁的內(nèi)力和彎矩值，和對(duì)滑道梁在最不利工況下的其抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性逐一檢算，最終結(jié)果表明滑道梁的設(shè)計(jì)符合各種規(guī)范要求，能夠安全使用，并且也可為同類工程作參考。

[1]孫文彬,王默,王錦力,劉暉. 裝配預(yù)制梁抗剪性能影響因素分析[J]. 世界科技研究與發(fā)展,2016,02:347-351.

[2]王慶賀. 預(yù)制裝配式鋼—混凝土組合梁抗彎性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.

[3]葛俊穎.橋梁工程軟件Midas/Civil使用指南[M].北京：人民交通出版社,2013

[4]中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn).《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）[S].北京：人民交通出版社，1986

[5]葉見曙,李國平.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社,2012

TU448

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1007-6344（2017）03-0271-01