Midas/civil在小曲线半径桥建模分析中的应用

张 丹

(盐城工学院，江苏 盐城 224051)

Midas/civil在小曲线半径桥建模分析中的应用

张 丹

(盐城工学院，江苏 盐城 224051)

对某座小曲线半径桥的上部结构、下部结构及桥跨布置进行了详细介绍，结合该座小曲线半径桥的建模分析，论述了Midas/civil软件在曲线桥设计时应注意的事项，为类似桥梁的设计提供了参考依据。

曲线桥，模型，特征值，反力

Midas/civil是一款比较流行的桥梁结构有限元分析软件，它充分结合了国内有关规范和习惯，并且有非常方便的前后处理模块[1]，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。本文结合一座曲线形的人行景观桥对Midas/civil软件在该类桥型建模分析中的应用进行介绍，并对一些问题进行探讨。

1 工程概况

1.1 桥跨布置

本桥面位于R=45 m～80 m不同小半径圆曲线组合线形上，纵面位于R=375 m凸曲线上，最大纵坡8.8%。跨径布置为(2×25+30+2×25)m钢箱梁，桥梁总长130 m，两侧各接20 m长桥头引道。桥面总宽4.57 m，净宽3.5 m，墩台径向布置。

1.2 上部结构

上部结构采用等截面单箱单室钢箱梁，中心梁高1.3 m，顶板宽3.8 m水平设置，底板采用流线型、腹板斜置。顶底板及腹板厚度均为16 mm；横隔板纵向间距3 m，除支点处板厚采用20 mm外，其余均为14 mm；横向加劲肋纵向间距有0.9 m和1.0 m两种，高250 mm，板厚10 mm；纵向加劲肋采用开口板肋，高100 mm，板厚10 mm，顶板及腹板纵向加劲肋沿桥轴向贯通设置，底板纵向加劲肋除在支点横隔板处断开外，其余段落均纵向连续。横隔板(除端横隔板)中心区域及两侧梁端附近底板设有人孔，便于后期检修养护。

1.3 下部结构

本桥1号～4号桥墩采用造型新颖的斜撑式变截面椭圆形钢管混凝土，墩顶截面长短轴分别为1.0 m和0.8 m，墩底截面长短轴尺寸分别为2.2 m和1.2 m。钢管壁厚为20 mm，内填充C40素混凝土。钢管混凝土柱底与带有加劲肋的水平钢板焊接，钢板底焊有直径32 mm锚固粗钢筋并预埋在承台内，保证钢管混凝土柱与承台间的可靠连接。

鉴于斜撑式桥墩承受纵横向弯矩均较大，为确保结构运营期间在海水及海洋潮湿空气侵蚀下具有足够的安全度，本次设计在所有桥墩墩底2 m高范围内设置直径28 mm的钢筋，并在墩底5 m高度范围内设置5束15～10预应力钢束，锚固端伸入承台1.0 m，采用单端张拉方式。桥墩基础采用群桩基础，承台纵横向宽度均为6.2 m，厚度1.5 m，每个承台下设置9根直径D=0.8 m的钻孔桩，纵横向均为3排。

桥台采用柱式台，横向2根直径D=0.8 m钻孔灌注桩，盖梁顶设置不锈钢板与钢箱梁，梁端底板采用面接触方式支撑。

2 计算模型与分析

2.1 模型建立

本桥为小半径曲线桥，弯扭耦合作用明显[2]，为明确结构的受力状态，设计阶段应用Midas/civil综合程序建立空间梁单元模型。模型在两端桥台处仅约束竖向位移，两边边墩采用固定支座，中墩处均为固结，并且考虑平纵曲线的影响。模型见图1。

2.2 分析计算

模型分析计算主要包括反力、特征值、地震反应谱分析。

2.2.1 反力分析

考虑人行天桥上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取最不利效应进行荷载组合，最不利荷载作用下的反力如表1和图2所示。

表1 最不利荷载作用下反力

2.2.2 特征值分析

特征值分析采用两种约束方式进行分析：1)边墩采用双向固定支座，中墩固结形式：主梁的一阶竖弯(频率：2.500 Hz)。2)边墩固定支座，中墩固结形式：主梁一阶竖弯(频率：3.079 Hz)。

3 结语

1)由反力分析可得本桥在1号墩会出现最大负支座反力，对于抗弯的设计和施工具有指导意义；2)CJJ 69—95城市人行天桥与人行地道技术规范2.5.4条款，要求天桥的上部结构竖向自振频率不应小于3 Hz[3]；由特征值分析可知，第一种约束条件不满足要求，因此采用第二种形式的约束条件；3)由地震反应谱分析可看出在偶然组合下，桥墩处的应力均为压应力。

[1] 北京迈达斯技术有限公司.MIDAS土木结构分析手册[Z].2005.

[2] 汤 波.城市轨道交通大跨度小半径曲线梁桥设计[J].城市轨道交通研究，2013(1):46.

[3] CJJ 69—95，城市人行天桥与人行地道技术规范[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

张 丹(1987- )，男，硕士，助教

1009-6825(2015)06-0154-02

U441

A