发布时间 : 星期四 文章主跨100米柔性系杆钢管砼拱桥计算书(MIDAS)更新完毕开始阅读
S342惠山段直湖港大桥主桥结构计算书
二、拱轴系数的确定
截面性质计算(采用AutoCAD面域的方法)及其它: ? 空钢管
面积: 0.0911 周长: 13.0415
边界框: X: -0.5500 -- 0.5500 Y: -1.2500 -- 1.2500 质心: X: 0.0000 Y: 0.0000 惯性矩: X: 0.0605 Y: 0.0149 惯性积: XY: 0.0000 旋转半径: X: 0.8150
Y: 0.4040 主力矩与质心的 X-Y 方向:
I: 0.0149 沿 [0.0000 -1.0000] J: 0.0605 沿 [1.0000 0.0000] ? 核心混凝土: 面积: 2.0469 周长: 6.4658
边界框: X: -0.5360 -- 0.5360 Y: -1.2360 -- 1.2360 质心: X: 0.0000 Y: 0.0000 惯性矩: X: 1.0175 Y: 0.1384 惯性积: XY: 0.0000 旋转半径: X: 0.7050
Y: 0.2600 主力矩与质心的 X-Y 方向:
I: 0.1384 沿 [0.0000 1.0000] J: 1.0175 沿 [-1.0000 0.0000] ? 全组合截面
由《CECS28：90》钢管混凝土在变形计算时的刚度计算公式为：
EA=EcAc+EgAg=3.3141*106*2.0469+2.1006*107*0.0911=8.69727*106(ton) EI=EcIc+EgIg=3.3141*106*1.0175+2.1006*107*0.0605=4.64295975*106 (ton)
? 桥面系重量计算（桥面全宽）（吨）： 1 2 A 中纵梁重：(5米长) 边纵梁重：(7.25米长) B 5*15.75*0.25*2.5 7.25*15.75*0.25*2.5 C 49.21875 71.36719 第 5 页 共 36 页
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3 4 5 6 横梁重：(每条） 桥面水泥混凝土10cm铺装重：(每米长) 桥面沥青混凝土6cm铺装重：(每米长) 防撞栏重（每侧每米）： 1.6*0.8*19*2.5 0.1*15.75*1*2.45 0.06*15.75*1*2.3 0.2527*1.1*2.5 60.8 3.85875 2.1735 0.694925 （吊杆自重忽略不计）
? 每根中吊杆所作用的恒载重量：(承上表) = (C3+C5+C6*5+C7*5)/2+C8*5= 73.56463(吨） ? 每根边吊杆所作用的恒载重量：
=(C4/2+C3/2+C5+(C6+C7)*12.25/2)/2+C8*12.25/2= 83.27667(吨）
2.1悬链线拱轴线:
根据已建桥梁资料，结合本桥梁结构形式和跨径情况，采用悬链线和抛物线分别试算拱轴线，悬链线计算中为合理地确定拱轴系数，采用m=1.1、1.15、1.12、1.2、1.3进行试算(编制了专门的电子表格计算程序可直接输出拱轴坐标和Midas/Civil的实体单元结构计算模型)，观察拱轴恒载下压力线偏心分布情况 拱肋平面杆系有限元弹性分析时，单元弹性模量可按组合弹性模量计算，根据《钢-混凝土组合结构设计规程》（DL/T5085-1999）表2-2可得组合弹性模量E，或由公式计算弹性变形模量《JCJ01-89》：E=0.85*[(1-ρ)*Ec+ρ*Es] 其中：ρ-含钢率
ρ=0.0911/(2.0469+0.0911)= 0.04261 E=0.85*[(1-ρ)*Ec+ρ*Es]= 3457757.814t/m2
由EA、EI已知，换算矩形截面的面积为： A=8.69727/3.45=2.5209478 I=4.64295975/3.45=1.3457854 由截面A=a*b I=a*b3/12，可以推出b=(12*I/A)^.5，b=2.531025998,a=A/b=0.996018
则组合截面由E=3457757.814t/m2截面尺寸由b(高)=2.531025998,a(宽)= 0.996018的截面模拟组合截面即可；
组合截面容重折算(γ)：
每米钢管混凝土重量：0.0911*7.85+2.0469*2.5=5.832385 γ=5.832385/2.5209478=2.3135683 (t/m3)
经反复度算拱轴系数，选用m=1.12拱轴系数（按无铰拱计算），计算列表如下：
m 1.100 1.120 e(拱脚) 0.1360 0.1328 e(拱顶) 0.1305 0.1328 第 6 页 共 36 页
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1.150 1.180 1.190 0.1270 0.1208 0.1189 0.1485 0.1490 0.1525
2.2抛物线拱轴线:
按拱轴方程: y=4Fx(L-x)/(L2)，其中L=100m，F=20m
如果将拱轴原点位于抛物线顶点，则拱轴移轴方程变为：y=4*F*x2/L2 计算出拱顶\\拱脚偏心分别为：0.096m/0.1635m
2.3结论:
由两种线型比较后知，抛物线拱轴在拱脚处偏心距较大，拱顶略有改善，但似没有悬链线优。故采用m=1.12的悬链线作为设计拱轴线。
三、施工计算 3.1、结构整体模型
? 3.1.1拱肋有限元结构模型离散图
模拟说明：由于拱脚段钢管包裹在混凝土内，截面增大较多，且其结构受力复杂，按最不利情况下局部应力计算，整体计算时按拱脚段为钢筋混凝截面梁单元模拟，与钢管接头开始按模拟成刚性连接，结构图示如下：(吊杆作为节点外荷载计入)
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3.1.1图一：混合模型结构离散图
3.1.1图二：实体模型与换算等刚度截面连接示意
? 3.1.2模型精度检验 系杆采用虚拟梁单元施加预应力，虚拟单元的弹性模量取为：E=1000t/m2，截面容重为0，经与外力模式下没有虚拟单元的结构同节点位移值对比，二者相差3%左右，基本不影响结构计算精度，在结构计算结果整理中计入3%左右的提高系数即可。 结构由实体单元与梁单元及虚拟梁单元混合而成，经计算两拱脚处节点位移值完全相等，第 8 页 共 36 页