施工便桥计算

本桥为施工便桥。主桥为27+24m贝雷架连续梁桥，单车道，桥面宽度4m，上部采用2榀4片贝雷纵梁（加强双排单层，DSR），2榀贝雷纵梁按距中心等间距布置，横向每3m间距采用10号槽钢加工支撑架连成整体；分配横梁采用27#型工字钢，贝雷梁与桥台顶部搭接1m，桥台顶宽2m，长6m。桥墩为贝雷片组装，墩高为12m；基础为扩大基础，为了保证贝雷梁的稳定性，墩基础预埋8块2cm厚钢板与贝雷片阳头焊接。

图1-1主桥立面图

1.2 贝雷架桥面结构

 1、桁架及销子

桁架结构由上下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成,弦杆焊有多块带圆孔的钢板:弦杆螺栓孔、支撑架孔；下弦杆两端钢板上有风构孔,用以连接抗风拉杆，下弦杆设有4块横梁垫板，上有栓钉，以固定横梁位置。端竖杆有支撑架孔，为安装支撑架、斜撑与联板用。

 2、加强弦杆

加强弦杆两端设有阴阳头，中部设有支撑架孔与弦杆螺栓孔。弦杆螺栓孔板反焊于杆件的一面，使连接加强弦杆与桁架的弦杆螺帽不致外露。

每节桥梁在桁架后端竖杆上个装一对斜撑，桥头端柱上另加一根，斜撑与桁架和横梁的连接用斜撑螺栓。

3、联板

联板用撑架螺栓连在第二排与第一排桁架的端竖杆上，每节桁架前端竖杆上各设一块。

4、支撑架

支撑架是用撑架螺栓连接于第一排与第二排桁架之间，使成为一整体。

5、抗风拉杆

抗风拉杆两端各有一个销钉孔，并用链条系挂的销钉，利用销钉使抗风拉杆与桁架连接，杆中部设有连接夹，杆上还备有反向螺纹的松紧螺旋套，螺旋套一端附设销紧螺母。每格桥梁需用交叉设置两根抗风拉杆，承受垂直于桥梁任何一侧的风力。

1.3 技术标准和规范

1.3.1 技术标准

1、公路等级：施工便桥

2、桥梁单幅宽度：5.1m

3、荷载标准

   车辆荷载等级：公路I级

   桥梁所在地区相对湿度：0.8

1.3.2 设计规范

《公路工程技术标准》                     （JTJ001—2003）

《公路桥涵设计通用规范》                 （JTJD60—2004）

《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》       （JTJ025—86）

《公路桥涵施工技术规范》                 （JTJ041—2000）

《公路桥涵地基与基础设计规范》           （JTJ025—85）

《钢结构设计规范》                       （GB50017—2003）

1.4 主要材料及设计荷载

1.4.1 主要材料及其参数

1.4.1.1 工字钢（16Mn）

弹性模量    E=2.10×105 MPa

剪切模量    G=0.81×105 MPa

抗弯强度   

抗剪强度   

27＃工字钢几何尺寸

h=270mm   b=122mm   d=8.5mm   t=13.7mm   r=10.5mm   r1=5.3mm

理论质量：55.404Kg/m

Ix=7110cm4    Wx=508cm3    Ix:Sx=24.6

1.4.1.2 槽钢(16Mn)

弹性模量    E=2.10×105 MPa

剪切模量    G=0.81×105 MPa

抗弯强度   

抗剪强度   

10＃槽钢几何尺寸

h=100mm   b=148mm   d=5.3mm   t=8.5mm   r=8.5mm   r1=4.2mm

理论质量：10.007Kg/m

Ix=198cm4     Wx=39.7cm3    ix=3.95cm

Iy=25.6cm4    Wy=7.80cm3    iy=1.41cm

1.4.2 设计荷载取值

1.4.2.1 恒载

  （1）一期恒载

   一期恒载包括主梁、横梁等材料重量。钢材容重为77KN/m3，主梁按实际断面计取重量。

（2）二期恒载

二期恒载为桥面板。

1.4.2.2 活载

公路I级

桥跨纵向折减系数：1.0

人群荷载：不计

   荷载组合：恒载+汽车

2 模型建立

设定操作环境

1. 首先建立新项目( 新项目)，以‘栈桥计算.mcb’ 为名保存( 保存)。

文件 / 新项目 

文件 /  保存(栈桥计算 )

2. 单位体系是使用KN(力), m(长度)。

1)在新项目选择工具>单位体系 

2)长度 选择‘m’,  力(质量) 选择‘KN’  

3)点击

●定义材料

使用Civil数据库中内含的材料来定义材料。

1)点击模型，材料和载面特性

2)点击 材料（参考图1）

3)点击

4)确认一般的材料号为‘1’（参考图2)

5)在类型栏中选择‘钢材’ 

6)在钢材的规范栏中选择‘GB03(S)’ 

7)在数据库中选择‘16Mn’ 

8)点击

9)用“用户自定义”的方法定义虚拟梁的材料。（见图3）

参考图1                        参考图2

参考图3

●定义截面

1)模型 / 材料和截面特性 /  截面/添加

2)数据库/用户 

3)截面形状>工字形截面（参考图4）

4)采用用户定义方式

5)截面名称>斜竖杆  

6)根据截面形式输入数据

7)偏心>中心

8)点适用，同样可用midas/civil中自带的数据库定义“支撑架”截面（参考图5），用“数值”方法输入“虚拟梁”截面（参考图6）。

 参考图4                 参考图5              参考图6

●输入节点和单元

本例节点和单元采用导入AUTOCAD的DXF文件来生成

1)首先在AUTOCAD中绘制挂篮框架模形，取型钢几何中心为轴线，根据尺寸画出模型如下图所示。

图7 在CAD中绘制模型框架

在CAD中给制的直线段导入后就是一个单元，直线段的两端点即为模型的节点。为了方便画图，在CAD中绘制时可不必细分单元，只需把每根杆件的始、终点，及交点处分割即可。导入模型后再细划分单元。值得说明的是在绘制时可将不同材制及不同截面的杆件绘制在不同的图层，这样导入时方便赋予材料及截面形式。

2)在MIDAS/CIVIL里点文件>导入>AUTOCAD DXF文件。注意，在导入时根据不同的材料及截面选取不同的图层分别输入（参考图8）。

参考图8

注：

    由于按照原结构建立模型，无法在结构上定义桥面系荷载以及车道荷载，故现在建立一虚拟梁，虚拟梁专为后期定义桥面荷载以及定义车道设置。

●输入边界条件

输入模型支撑条件

MIDAS/Civil是三维空间结构分析程序，故每个节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。以吊杆顶端铰接为例，只X、Y、Z方向的线位移即可。

1)选择要加边界条件的节点

2)模型 > 边界条件 > 一般支承

3)Dx, Dy, Dz处点选

4)适用。并用相同的方法加其它边界条件。（参考图9）

参考图9  结构空间模型图

设置弹性连接

在支撑位置设置弹性连接，

1）点击模型>边界条件>弹性连接

2）选择需要施加连接的节点

3）选择施加连接的组

4）选择连接类型

5）输入所施加的连接的约束值（参考图10）

参考图10

释放梁端约束

由于本结构为桁架，故需对桁架间释放y、z方向梁端弯矩

1）点击模型>边界条件>释放梁端约束

2）选择需要释放梁端约束的单元

3）选择施加连接的组

4）选择释放约束位置，自由度等（参考图11）

参考图11

设置刚性连接

桁架上下弦为两个工字钢连接而成，故为使之共同受力采用设置刚性连接使之结合为一个截面

1）点击模型>边界条件>刚性连接

2）输入设置刚性连接的主节点号

3）选择施加连接的自由度

4）选择从节点（参考图12）

参考图12

●输入静力荷载

桥面荷载

1）点击荷载>梁单元荷载

2）定义荷载组及荷载工况名称

3）选择施加荷载的单元

4）选择荷载集度（参考图13）

5）相同的方法定义自重等其他荷载

参考图13

●输入移动荷载

车道荷载

1）菜单>移动荷载分析>（参考图14）

2）定义移动荷载规范（参考图15）

3）定义车道（参考图16）

4）定义车辆（参考图17）

5）定义移动荷载工况（参考图18、参考图19）

参考图14                           参考图15

                                                    参考图16                           参考图17

参考图18                             参考图19

注：

1、虚拟梁专为定义桥面荷载以及车辆荷载而定义，往往梁格体系模型需建立一个虚拟梁从而利用其定义荷载；

2、车辆荷载分布选择时，有横向联系梁的结构选择“横向联系梁”反之则选择车到单元；

3、“组”在MIDAS/CIVIL中是个很重要的概念，在建立模型、定义荷载、定义边界条件是都要定义，定义其目的是为后面定义施工阶段时激活所相应的结构、边界、荷载而考虑。

●定义施工阶段

荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段（参考图20）

参考图20

●后处理

后处理查看方式参见《预应力砼连续梁》示例

全局杆件轴向应力图

  局部杆件轴向应力图