石家庄和平路跨铁路钢箱梁转体的数值模拟计算.pdf

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1、第2期（总第172期）No.2(SerialNo.172)2014年4月CHINAMUNICIPALENGINEERINGApr.2014DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.02.029石家庄和平路跨铁路钢箱梁转体的数值模拟计算王冠男[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092]摘要：石家庄和平路高架工程上跨京广铁路段，为整个高架工程中的重要节点，为减少对电气化铁路线路的影响，采用转体施工。由于转体场地位于城市中心位置，现场条件苛刻，故结构转体段纵向不对称，同时由于转体段位于平面曲线上，故横向亦不对称。详细介绍

2、采用空间等效梁格与平面板单元对转体钢箱梁的数值模拟、对比，得出转体的控制因素，给出具体施工控制办法，确保工程的顺利实施。关键词：转体施工；平衡重；稳定支腿；等效梁格；板壳单元；数值模拟中图分类号：U445.465文献标志码：A文章编号：1004-4655(2014)02-0083-021工程概况为减少对周边建筑物的影响，确定在P84号桥和平路位于石家庄市北面，是沟通石家庄市东墩处留设10.204m长的后拼段，在P86号桥墩处西向的一条重要交通主干道，和平路高架桥梁工程留设17.273m长的后拼段，因此实际转体的钢箱是石家庄改善整个路网结构的一个主要工程。该高

3、梁长度为100.975m。架上跨现状京广电气化铁路以及规划京广铁路入地2转体施工的数值模拟段。上跨结构采用两跨钢结构连续箱梁，跨径布本工程转体桥梁结构为平面弯桥，受现场条件置为64.22m+64.232m，桥梁总长度为128.452m，限制，转体两侧节段长度有所不同，故对结构进行桥梁结构为单箱多室钢箱梁，桥梁总宽度为25.5m，空间有限元的数值模拟，保证整个转体施工过程的桥梁位于平曲线内。由于施工现场条件的因素，本顺利完成。方案钢结构连续箱梁采用转体施工技术，以减少对为保证计算模型的正确，分别采用MIDAS及铁路的影响。结合现场地形情况和结构形式，转体ABA

4、QUS有线元分析软件对结构进行空间有限元分施工临时场地选在桥东侧，转体施工的方向为顺时析，其中MIDAS采用等效的空间梁格对结构进行针转体（见图1）。模拟，ABAQUS采用空间板壳单元对结构进行模拟。2.1计算模型本工程转体钢梁为多室钢箱梁结构，空间梁格的模拟需对结构各中梁、边梁进行分离，采用等效京广铁路的空间梁格结构模拟，包括纵向抗弯刚度的等效及横向抗扭刚度的等效。纵向抗弯刚度的等效即分离的中梁、边梁中性轴与原结构在同一水平线，纵抗弯刚度与原结构相同；横向抗扭刚度的等效即分离转体86°的中梁、边梁在同一横断面的抗扭刚度与原结构相转体钢箱梁同。采用MIDAS

5、软件分析的空间梁格模型见图2。图1钢箱梁转体平面布置图收稿日期：2013-09-12作者简介：王冠男（1981—），男，工程师，硕士，主要从事桥梁工程设计。图2等效梁格模型立体图83王冠男：石家庄和平路跨铁路钢箱梁转体的数值模拟计算2014年第2期由于等效空间梁格模型对结构的模拟是对结构是指制造偏差引起纵桥向悬臂段与简支段重量偏差分离后通过抗弯及抗扭刚度的等效来完成的，而采±1.5%，横桥向道路中心线内侧与外侧重量偏差用空间板壳单元将会更加真实地反映结构的空间力±1.5%，及添加横向拉索工况对结构受力的影响。学。本工程采用ABAQUS对整个桥梁结构进行空通过

6、对2种计算模型的分析对比，2种模型间板壳元的模拟，对钢箱梁结构的顶板、底板、腹计算结果相近，计算结果为钢箱梁悬臂端下挠约板、U形加劲及横隔板均进行模拟，空间板壳元的30cm；钢箱梁整体抗扭刚度良好，即钢箱梁悬臂计算模型见图3。端底部左右两侧挠度差≤2mm；转心处支座反力约15000kN，两稳定支腿反力之和约700kN；钢箱梁于距转心3.6m半径圆周设纵、横向共4个辅助支腿，其中悬臂端纵向辅助支腿下挠14mm，简支端纵向辅助支腿上挠4.5mm，横向辅助支腿位移梁随配重情况不同而不同；转体过程中拉索索力约为5000kN。3施工控制采用纵向平衡重位置的调整结合横向

7、配重的布图3空间板单元计算模型置来平衡结构自身扭矩，具体平衡重位置布置见2.2边界条件图4。通过纵向配重偏心1.8m，横向配重250kN，根据结构设计对有限元空间模型进行边界条件达到平衡结构的自身扭矩，通过空间板壳元的计算的模拟，对钢梁辅助塔下节点约束X、Y、Z3个方可以得出：转心处反力15040kN，两稳定支腿反力向的平动自由度，2个稳定支腿处节点约束Z向平分别为360kN(内侧)、340kN（外侧）；前端位移动自由度。29.7mm（内侧）、29.6mm（外侧）；纵向辅助腿处2.3加载方式位移-14.2mm（悬臂端）、4.46mm（简支端），横为满足结构纵

8、向抗倾覆安全系数1.4，纵向配向辅助腿处位移-5.3