04-哈大铁路专线大跨度连续梁施工仿真分析方法与实例
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桥梁·
收稿日期：2012-02-02
作者简介：
郭景琢（1979—），
男，
工程师，2002
年毕业于石家庄铁道学
院土木工程专业，
工学学士，E-mail：guojingzhuo@126．com。哈大铁路专线大跨度连续梁施工仿真分析方法与实例
郭景琢
（
中建哈大铁路客运专线指挥部，
辽宁铁岭112000）
摘要：
在大跨度连续梁施工中，
确保桥梁成桥的线形状态符合桥梁设计线形的要求，
是保证桥梁处于合理的受力状
态、
桥梁运营的安全以及桥梁外观线形优美的关键。
基于哈大铁路客运专线文官屯（60+100+60）m
悬臂施工连续
箱梁施工仿真的工程实例，
对桥梁施工过程进行仿真分析计算，
为确保桥梁线形与应力的合理提供理论计算依据。
关键词：
哈大客运专线；
大跨度连续梁；
施工仿真
中图分类号：U238；U448.21+
5
文献标识码：A
文章编号：1004-2954（2012）05-0096-04
SimulationAnalysisandConstructionPracticeofLarge-span
ContinuousBeamonHarbin－DalianPassengerDedicatedLine
GuoJingzhuo
（Harbin－DalianPassengerDedicatedLineProjectOffice，ChinaStateConstructionRailwayCorp．Ltd．，Tieling，Liaoning112000）
Abstract：Theproperbridgestress，thesafebridgeserviceandtheappealingbridgeprofileare
specificallyguaranteedbytheapplianceofthebridgeprofilewiththedesignrequirementsduringthe
constructionoflarge-spancontinuousbeam．Thispaper，withreferencetotheengineeringpracticeofthe
constructionsimulationofcontinuousbeamwithcantilever（60+100+60）matWengantunonHarbin－
DalianPassengerDedicatedLine，conductssimulationanalysisandcalculationforthebeamconstruction
processandservesasthebasisfortheoreticalcalculationtoensureproperbridgeprofileandstress．
Keywords：Harbin－DalianPassengerDedicatedLine；Large-spancontinuousbeam；Constructionsim-
ulation
1
概述
桥梁施工仿真分析是在全桥范围内每个施工阶段
采用大规模的组合有限单元计算分析，
建立桥梁完整、
统一的分析体系，
采用实体、
板壳、
梁体、
杆及索的多种
单元组成的组合单元，
利用单元的加载和拆除模拟各
个施工阶段，
在此基础上进行结构计算。
对桥梁的施工仿真分析主要完成的工作有以下3
个部分。
（1）
建立全桥范围内各个承载构件的详细模型，
该模型由实体、
板壳、
梁体、
杆及索的多种单元组成，
能
够准确地模拟出扣件的空间位置、
几何尺寸、
荷载作
用、
初始内力和初始变形等，
同时利用单元的加载和拆
除模拟出施工过程中的各个施工阶段。
（2）
运用可靠的数值分析方法，
如有限元法，
对上
述模型进行分析计算，
由此得到相对详尽、
可靠的分析结果。
（3）
借助丰富有效的图形显示软件，
对计算出的
大量数字进行可视化处理，
直接看到全桥各部位、
各阶
段的位移、
应力、
应变等计算结果的分布图像，
从图像
上直接进行分析、
判断，
来获得有用的结论，
及时指导
施工。
桥梁结构仿真是伴随着有限元技术及计算机软硬
件发展而组建兴起，
并逐步完善的。
早期的仿真软件
只是利用计算机进行模拟计算，
而没有前后模型处理
功能，
近年来，
由于桥梁事业的发展，
图形化操作系统
的出现，
强大的硬件平台的支持，
桥梁仿真计算向可视
化、
综合化方向发展。
同时计算内容也进入了三维空
间应力计算、
非线性计算、
计算—
制图一体化阶段。
目
前国内桥梁施工仿真所使用的软件主要有ANSYS、
MIDAS/Civil、
桥梁博士（Dr．Brige）
和GQJS
等。
2
文官屯特大桥（60+100+60）m
双线无砟轨道连
续箱梁的施工仿真分析
哈大铁路客运专线文官屯特大桥（60+100+60）
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铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2012（5）郭景琢—
哈大铁路专线大跨度连续梁施工仿真分析方法与实例
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桥梁·
m
预应力混凝土连续梁桥，
采用挂篮悬臂施工方式，
梁体上部结构如图1
所示。
图1
文官屯特大桥（60+100+60）m
连续梁桥上部结构（
单位：m）
该桥主跨计算跨度为（60+100+60）m，
边支座
中心线至梁端0.75m，
梁全长221.5m。
中支点梁高
7.85m，
跨中10m
直线段及边跨15.75m
直线段梁高
为4.85m，
梁底下缘按二次抛物线变化。
梁体为单箱单室、
变高度、
直腹板、
变截面结构。
箱梁顶宽12m，
底宽6.7m，
顶板厚度除梁端附近及支
点外均为40cm，
腹板厚度60～80、80～100cm，
按折
线变化，
底板厚度40～120cm，
按直线线性变化。
在
端支点、
中支点、
中跨共设5
个横隔板，
隔板设有孔洞，
供检查人员通过。
梁体采用C50
混凝土，
防护墙、
遮板及电缆槽竖
墙采用C40
混凝土。
防撞墙内侧净宽8.8m，
桥上人
行道钢栏杆内侧净宽11.9m，
桥面板宽12.0m，
桥梁
建筑总宽12.28m。
主梁设纵向、
横向、
竖向三向预应力，
纵向预应力
钢筋采用抗拉强度标准值为1860MPa
的高强低松弛
钢绞线，
公称直径15.2mm，
其技术条件应符合GB/
T5224—2003
标准。
以文官屯特大桥（60+100+60）m
双线无砟轨道
连续箱梁为例，
采用MIDAS/Civil
对桥梁施工全过程
进行仿真分析，
在仿真分析中考虑混凝土的收缩徐变，
预应力钢筋的应力损失，
体系转换过程中边界条件变
化等因素，
计算出各个施工阶段应力和挠度变化值。
2.1
结构分析依据
（1）《
文官屯特大桥（60+100+60）m
连续梁桥
施工图》。
（2）《
铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—
2005）。
（3）《
铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构
设计规范》（TB10002.3—2005）。
（4）《
铁路桥涵地基和基础设计规范》
（TB10002.5—2005）。
（5）《
新建时速200
公里客货共线铁路设计暂行
规定》（
铁建设函［2005］285
号文）。
（6）《
新建客货共线铁路设计暂行规定》（
铁建设
［2003］76
号文）。
（7）《
新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》
（2003
年6
月颁布）。
（8）
其他相关规范、
规程。
2.2
结构分析参数2.2.1
荷载
（1）
恒载：
按设计图提供的尺寸，
并根据施工现场
采集的参数进行必要的修正，
考虑结构自重和临时荷
载，
并考虑了桥面排水横坡对结构刚度、
变形等的
影响。
（2）
温度及混凝土收缩、
徐变影响：
计算中按规范
考虑了结构局部温差效应及考虑混凝土实际加载龄期
的收缩、
徐变的影响。
（3）
预应力：
初期计算按设计图分阶段张拉并按
规范计入预应力损失。
2.2.2
材料特性
计算中所用的主要材料特性见表1。
表1
计算所用材料特性
材料类型弹性模
量/MPa线膨胀
系数容重/
（kN·m－3
）混凝土抗
压标准强
度/MPa混凝土抗
拉标准强
度/MPa
混凝土C50
3.55×104
1.0×10－
5
26.535.03.0
钢绞线1.98×105
1.2×10－5
其中，
混凝土的弹性模量取自《
铁路桥涵设计规
范》，
钢绞线的弹性模量取自现场材料的取样试验。
2.2.3
混凝土收缩、
徐变参数
混凝土收缩、
徐变参数按照规范取值。
2.2.4
预应力钢束
纵向预应力钢束弹性模量取自试验结果，
摩阻损
失参数取自现场摩阻试验，
其余参考规范及设计图
取值。
2.2.5
混凝土加载龄期及外部环境
计算考虑外界环境为野外一般条件，
每个悬臂现
浇梁段的加载龄期为3d。
在施工过程中，
混凝土加载
龄期等参数可能与实际情况不符，
将根据实际情况对
计算参数进行调整。
2.2.6
挂篮重
挂篮重前期计算与设计相同，
施工监控过程中按
照挂篮图统计其重。
2.3
施工仿真分析步骤
（1）
定义材料和截面。
（2）
建立结构模型。
（3）
建立和构件结构组、
边界组和荷载组。
（4）
定义施工荷载。
（5）
定义预应力钢束特性。
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铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2012（5）
