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摘要：本案例通过Midas软件建立连续刚构桥受力结构模型，对连续刚构桥持久状况正常使用极限状态内力分析，清晰表达出其各使用阶段内力，从而更好地进行内力分析计算，为以后连续刚构桥施工受力分析方案提供理论依据。
关键词：Midas分析；连续刚构桥；内力分析
1 工程概况
本工程位于广东省，东莞麻涌至长安高速公路路线跨越漳彭运河后，于大娘涡、沙头顶之间跨越淡水河。淡水河上游接东江北干流和中堂水道，下游汇入狮子洋。淡水河特大桥设计起点从路线K20+060开始至K21+184终止。其中主桥为（82+2×140+80）m的连续刚构桥，梁部采用C60混凝土，根部梁高8m，高跨比为1/17.5，跨中梁高为3m，高跨比为1/46.67，跨中根部梁高之比为1/2.67，底板按1.8次抛物线变化，桩基采用9根φ2.2m桩（半幅桥）。
2 主要技术标准
本桥采用对称逐段悬臂灌注和支架现浇两种施工方法。先托架浇注0号块，再对称逐段悬臂浇筑其它块件。边跨端头块采用支架现浇法施工。先合拢边跨，再合拢中跨。中跨采用挂篮合拢。边跨采用支架施工，先现浇端头块，然后浇筑 2m 长合拢段进行边跨合拢。相关计算参数如下所示：
1、公路等级：高速公路，双向八车道。2、桥面宽度：2×19.85m。3、荷载等级：公路-I级。4、设计时速：100km/h5、设计洪水频率：1/300。6、设计通航水位：H5%＝3.14m。7、设计基本风速：V10%＝31.3m/s
3 计算理论
构件纵向计算均按空间杆系理论，采用Midas Civil V7.41进行计算。（1）将计算对象作为平面梁划分单元作出构件离散图，全桥共划分711个节点和676个单元；（2）根据连续刚构的实际施工过程和施工方案划分施工阶段；（3）根据规范规定的各项容许指标，验算构件是否满足规范规定的各项要求。
4建立计算模型及离散图
4.1计算模型
主桥主墩采用桩基采用9根φ2.2m桩（半幅桥）。根据等刚度原则，将承台以下群桩模拟成二根短柱，柱底固接，桩顶与承台相接形成“门”形结构，令群桩和模拟的两根短柱在单位水平位移、单位竖向位移和单位转角时所需施加的外力相等，解决了桩土互相作用的计算问题。计算模型如下：
4.2构件离散图
5 计算分析
5.1 持久状况承载力极限状态计算
1）正截面受压区高度计算
按《公桥规》规定，混凝土受压区高度：x=ξbh0
相对界限受压区高度ξb=0.38（C60 混凝土、钢绞线）。对各截面受压区高度进行计算，受压区高度最小富余量为96.0cm。最小富余百分比65.7%。计算下表所示：
2）荷载组合下强度计算
①正截面抗弯承载力验算
根据《公桥规》第5.1.5条规定，桥梁构件的承载能力极限状态计算应满足：Ɣ0Md=R
gLCB70弯矩包络图：（即gLCB1～gLCB30包络图）：
由以上计算可得，正截面抗弯承载力满足规范要求，最小富余量24.6%。
②斜截面抗剪承载力验算
根据《公桥规》第5.2.7条的规定，桥梁构件的斜截面抗剪承载力应满足：Ɣ0V d≤Vcs+Vsb+Vpb 。经计算截面构造抗剪最小富余量0.1%，构造抗剪与设计剪力的最小比值为82.3%。截面抗剪强度计算，剪力修正前最小富余量10.1%，剪力修正后最小富余量26%。
5.2 持久状况正常使用极限状态计算
1）荷载组合下抗裂验算
①正截面抗裂验算――正截面混凝土拉应力验算；在荷载短期效应组合下，预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面抗裂验算：σst-σpc≤0.7ftk。根据荷载组合计算结果，选取不利组合下结构应力计算结果，如下图（gLCB71截面上、缘应力包络图：（即gLCB31～gLCB55包络图）、截面下缘应力包络图：（即gLCB31～gLCB55包络图））：
不考虑梁端伸缩缝处无钢束或钢束较少区域，截面上缘最小正应力出现在荷载组合 gLCB43，最小值为0.8MPa（压应力），出现在边跨跨中附近，墩顶处最小正应力为1.9MPa（压应力）（荷载组合gCLB43）。截面下缘最小正应力出现在荷载组合gLCB44，最小值为0.8MPa（压应力），出现在边跨端支点附近，中跨跨中下缘最小正应力为1.9MPa（压应力）（荷载组合gLCB44）。正截面抗裂验算满足规范要求。
②斜截面抗裂验算――斜截面混凝土主拉应力验算。
本构件为现场浇筑（包括预制拼装）构件，预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面抗裂验算：σtp≤0.4ftk本桥采用 C60 混凝土，主拉应力应满足：σtp≤0.4ftk-=0.4×2.85=1.14MPa，根据荷载组合计算结果，选取不利组合下结构应力计算结果，如下图（gLCB71截面主拉应力包络图：（即gLCB31～gLCB55包络图））：
图8 斜截面混凝土主拉应力包络图
由以上计算可得，最大的主拉应力为0.8Mpa，出现在组合gLCB44，截面位置出现在中跨1/3跨截面处。斜截面抗裂应力验算满足要求。
5.3 挠度验算
正常使用极限状态结构由汽车荷载引起的竖向变形最大为30mm（未考虑荷载长期效应的影响），按《公桥规》6.5.3 条规定，当采用C40～C80混凝土时，挠度长期增长系数ηθ＝1.45～1.35，C50混凝土按直线内插得ηθ＝1.4。计算可得：fmax=42mm≤140m×1/600=233mm，挠度验算满足规范要求。
6结论
通过Midas软件结合分析连续刚构桥结构内力，对连续刚构桥进行建模分析，清晰表达出各工况下的内力计算，得出以下结论：（1）受压区高度计算可以看出，在新公路桥梁规范中调整了相对界限受压区高度（由0.4变为0.38），从而提高了对受压区高度的要求。对各截面受压区高度进行计算，受压区高度最小富余量为96.0cm，最小富余百分比65.7%。（2）连续刚构桥正截面抗弯承载力最小富余量26.4%，满足规范要求。
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论文作者:高龙华1,孙明旭2,徐振博2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/25
标签：截面论文; 应力论文; 荷载论文; 组合论文; 包络论文; 混凝土论文; 最小论文; 《基层建设》2018年第35期论文;