， ｆＪ ＩＲＢＯＮ倬 ＯＲＬＤ ２０１７／６ 绿色交通 现浇箱梁跨主干路门洞支架设计及有限元分析 李细贵，谷再忠，王培桥，朱全刚（［｝咬第四公路工程局有限公司，北京Ｉ１ １０００００） 【摘要】本文通过使用Ｍｉｄａｓ Ｃｉｖｉｌ建立门洞式支架进行有限元模型计算分析，模拟计算荷载下支架设计安全性，验算门洞式支架的强度、刚 度和整体稳定性，对施工过程遇到的问题提出解决方案，可为同类工程提供借鉴。 【关键词】现浇箱梁；门洞支架；荷载取值 【中图分类号】Ｕ４４５．３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１７）ｌ ８－０２１９—０２ Ｉ工程概述 ４．２细部构件有限元分析 ２．１主梁１３６工字钢计算 本工程依托四平市跨铁路立交桥引桥项目，上部结构为 ４．通过模型分析主梁１３６工字钢位移等值线、主梁Ｉ３６．Ｙ－字 单箱三室预应力现浇箱梁．桥面宽１７ｍ．梁高２．２ｍ．其中第二 ３６工字铜剪应力云图，由模型分析 联跨新华大街，第十一联跨一经街。皆为城市主干路，跨径 钢组合应力云图和主梁Ｉ４０ｍ．车流量大，无法进行满堂脚手架施工 由于净空４．５ｍ，也 无法采用贝雷粱搭设桁架门洞进行现浇箱梁施工，为满足通 可得．主梁Ｉ３６工字钢最大位移Ｄ＝１．８ｒａｍ＜『１／６００１＝３．３ｒａｍ，组大 组合应力００＝Ｉｌ６．９ＭＰａ＜［０］＝２１５ＭＰａ．最大剪应力ｏ－＝９２．８ＭＰａ＜ １０１＝ｌ２５ＭＰａ 主梁Ｉ３６工字钢强度刚度均满足要求 ４．２．２次梁１３６工字钢计算 车要求，采用门洞搭设施工 最终门洞结构设计方案为：地面 采用Ｃ３０宽９００ｍｍｘ高ｌＯ００ｍｍ的条形基础、立柱采用６５ｏｏ 钢管壁厚１Ｏｍｍ、纵横主梁采用Ｉ ３６工字钢，间距６０ｅｒａ，纵向 主粱上方采用搭设满堂脚手架进行施３－ 其中双向车道净宽 ７ｍ．门洞跨径７．９ｍ，人行道净宽１．５ｍ，共５务条形基础，基础 支架间距设置２９根次粱工字铜 通过有限元模型分析可得，模型最大位移Ｄ＝ｌ１．Ｏｍｍ＜『１／ ６００１＝ｌ３．２ｍｍ．组大组合应力００＝ｌ５１．７ＭＰａ＜１０］＝２１５ＭＰａ，最大 ０＝２６．６ＭＰａ＜Ｍｌ＝１ ２５Ｍｌ】ａ 上铜管立枉间距２ｍ．立柱上设置５根主粱工字钢．主梁上按 剪应力０次梁Ｉ３６工字钢强度刚度均满足要求 ４．２．３￣ｂ４００壁厚８ｍｍ钢管计算 ２主要材料力学性能及荷载取值 （１）支架采用Ｑ２３５钢材，其主要力学性能取值如下：抗 拉、抗压、抗剪强度：【ｏ￣１＝２ｌ５ＭＰａ；【Ｔ１＝ｌ２５ＭＰａ；弹性模量Ｅ： ２．１Ｘｌ０ ＭＰａ；剪切模量Ｇ＝Ｏ．８ｘｌＯ ＭＰａ；密度ｐ＝７８５０ｋｇ／ｍ ；线膨 胀系数ｄ＝１．２ｘｌＯ ：泊松比Ｉｘ＝０．３ （２）荷载取值 由有限元模型可知铜管立柱承受的支座反力．最大立柱 受力为６ｌ４．４ｋＮ．用＋５００ｘ１Ｏｍｍ铜管立柱：钢管回转半径：．－ ｌ７３．２８ｒａｍ．截面积Ａ：ｌ５３８６ｍｍ 。立柱高度按３．５ｍ计、长细 比：入＝Ｌ／ｉ＝３５００／ｌ７３．２８＝２０．２０＜ｌ５０（柱类受压构件容许长细比 为ｌ５０），满足要求性系数击＝０．９８ｌ、 其中Ｌ为计算长度，查表得轴心受压稳定 ①箱梁自重 连续箱梁跨中截面面积为１０．０７６ｍ ，钢筋混 凝土密度按２６００ｋＷｍ 检算： ０＝Ｐ／＋Ａ＝（６ｌ４．４ｌ０００）Ｉ（０．９８Ｉｌ５３８６）＝４０．７ｌ＜［０１＝２０５Ｎ／ｍｍ 立柱之间加Ｉ１０槽钢做斜撑．立枉受力符合要求 ４．２．４条形基础承载力验算 ②模板采用禾模．取０．５ｋＰａ，支架自重在软件中自动计算； ㈣施工荷载取２ｋＰａ： ④混凝土振捣时的荷载取２ｋＰａ． ．荷载组合按照《桥梁施工计算手册》规定进行荷载组合Ｉ Ｉ． ．中间奈形基础受力最大，对其进行验算．此基础长度 ２１ｍ，宽０．９ｍ，高１．Ｏｍ，将上述反力加栽如条形基础建模计算 将条形基础按倒梁法计算，则作用在梁上部的均布荷载： ｑ＝Ｆ 、／（２ １ ｘ０．６）＝４６ １ ６．４／２ １ ｘＯ．９＝２４４．２５ｋＮ／ｍ ３有限元模型建立 在对门洞结构体系进行计算，基于Ｍｉｄａｓ Ｃｉｖｉ１建立有限 元分析模型。支架有限元模型采用梁单元．根据结构特点及实 条形基础最大跨度为２ｍ，按照五跨连续梁．计算最大跨 中弯矩和剪力： Ｍ…＝０．１ ０５ｘ２４４．２５ｘ２ ＝ｌ ０２．５８５ｋＮ・ｎｌ Ｆ＝Ｏ．５ｑｌ＝０．５ｘ２４４．２５ｘ２＝２４４．２５ｋＮ 际施工情况，其划分为６７２个节点、５８３个单元、有限元模型 如图ｌ所示 基础钢筋选用Ⅱ筋， ＝３４０ＭＰａ．则每米长（梁长方向）扩 大基础受力钢筋面积： Ａ ＝Ｍ／（Ｏ．９ｈ（ ）：ｌ０２．５８５ｘ１０３１１０．９ｘＯ．９５￣３４０］＝３５２．８９ｒａｍ 基础配筋采用钢筋：主筋采用４根击ｌ２ｍｍ螺纹钢．箍筋 采用６８ｍｍ间距是３５０ｍｍ 则：Ａ￣＝４５２ｍｍ ３５２．８９ｒａｍ 校核： ｒ＾ 图１有限元模型示意图 ∈＝— ａｌＩ 上）ｎｏ ＝（３４０ｘ４５２）／（１４．３ｘ９００ｘ９５０）＝Ｏ．０１２５＜０｝＝０．５１７ ・ ４门洞结构安全计算 ４．１褴体受力分析 通过有限元模型可得到门洞整体受力情况．由模型分析 可得，模型最大位移Ｄ＝Ｉ１．Ｏｍｍ＜［１／６ｏｏｉ＝１３．２ｍｍ．组大组合应力 ０＝ｌ５ｌ。７ＭＰａ＜ｌｃｒ＝２ｌ１５ＭＰａ，最大剪应力ｏ＇＝９２．８ＭＰ 盯 ｌ２５ＭＰａ 门洞整体强度、刚度均满足要求 Ｍｕ＝∈Ｘ（１一《）ｆ，ｂｈ０＝０．０１２５×（１—０．０Ｉ２５）×１４．３ ｘ９００ｘ９５０： １５Ｏ．９ｋＮ・ｍ＞Ｍ… 故主筋满足要求 ０．７ｆ，ｂｈ（Ｆ０．７ｘ １．４３×９Ｏ０×９５０＝８５５．５ｋＮ＞Ｆ＝２４４．２５ｋＮ 即采用构造要求最大距离配置：６８＠３５０ 故条形基础配筋满足要求。 ２１９ 绿色交通 ￡０Ｗ ＣＡＲＢＯＮＷ０Ｒ Ｄ ２０１７／６ 戴云山瓦斯隧道施工期间安全性评价研究 王映华（中铁十四局集团有限公司，山东济南２５００１４） 【摘要】瓦斯是隧道的重大危害之一，本文综合整理国内外现有的瓦斯隧道施工的关键技术，对瓦斯隧道施工过程中的安全性评价进行系统 。 地介绍，并结合戴云山隧道典型瓦斯隧道工程案例说明这些技术在工程中的应用，有针对性对瓦斯隧道建立一套综合安全性评价体系【关键词】瓦斯隧道；安全性评价；评价指标 【中图分类号】Ｕ４５１ ．２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２Ｏ９５—２０６６（２０１７）１８—０２２０—０２ 瓦斯是埋藏在地下的煤在其质变过程中生成的烃类气体 的总称，以甲烷为主，以游离、吸附、吸收三种状态赋存在煤层 和煤层围岩中。虽然隧道发生瓦斯灾害概率较低．但是一旦发 Ｖ＝｛ｖｌ，Ｖ２ ｖ 一，ｖ ｝，即等级集合，每一个等级对应一个模 糊子集。 步骤三，进行单因素评估，建立模糊关系矩阵Ｒ，表示Ｕ 与Ｖ之间的模糊关系： ｒｌ１ ｒ２ｌ ｒ１２ ｒ２２ ＿●● 生灾害，后果将非常严重，将造成重大的人员伤害和财产损 失。因此，对瓦斯隧道的监测、施工、通风以及运营等各个方面 ‘’ 。‘ ●＿ 进行研究非常有必要，防止瓦斯隧道灾害的发生，以达到科学 预报、安全施工和低成本运营．． Ｒ＝ ●●● １安全性评价 安全性评价是对系统存在的危险性通过系统工程的方法 ｒｍｌ ’‘ 实现综合评估和预测，并且根据其事故形成的风险大小．采取 相应的安全措施，以达到系统安全的过程Ｉ”。国内外隧道安全 式中，矩阵中第ｉ行ｉ列元素用ｒｌｊ表示某个被评事物从因 素ｕ。来看 等级模糊子集的隶属度。通过模糊向量（ｒｉ。，ｒｉ：，ｒｉ３， …‰）来刻画被评事物在某个因素ｕ，方面的表现．但在其它评 一般是通过一个指标实际值来刻画的 评价的相关研究主要集中在隧道的建设时期，对隧道的施＿Ｙ－ 估方法中。步骤四，评估因素的模糊权向量的确定Ａ＝（ａｌ，ａ ，ａ 一，ａ。）。 安全、施工方法等方面做出安全评价。此外。还有隧道运营期 在模糊综合评估时，权向量中的元素ａ；，根本上是因素１１。， 间的安全性评价１２Ｊ。但对于富含瓦斯气体的隧道的安全性评价 研究不多。建立富含瓦斯气体的长大隧道的安全性评价体系． ● ● ● ● 对模糊子集的隶属度，且满足ａ１＋ａ ａ …＋ａｍ＝ｌ 步骤五，求每个被评事物模糊综合评估结果向量Ｂ。将Ａ 其目的是为了能够衡量瓦斯隧道的安全程度．分析隧道施工 与每个被评事物的Ｒ经合成算子合成得出Ｂ．模糊综合评估 过程中存在的安全问题和隐患并为提出解决方案提供依据 ～ ２评价模型与方法 ２．１模糊综合评价法 模糊综合评判方法，也是运用模糊数学原理．结合最大隶 的模型为： ｆ ｌ１…ｒｉｍ ｌ Ｂ＝Ａ・Ｒ＝（｜ｄ】＇ａ２，…，ａ ）ｌ【 ’． ｒｐ … ＝Ｊ Ｉ （２） 属度原则，对主客观事物进行分析和评价的一种方法。通常待 评价对象都具有一定的模糊特。 （ｂ，，ｂｚ，…，ｂ ） ２．２隧道瓦斯危害危险性模糊综合评估数学模型 模糊综合评估是基于模糊数学．通过模糊关系综合的原 理，将一些边界不清．不容易量化的因素进行量化、进行综合 评估的一种方法。模糊综合评估数学模型的建立如下： 步骤一．评估对象因素论域的确定。 式中：ｂｊ是由Ａ与Ｒ的ｉ列运算得到的，它表示被评事物 从整体上看对ｖ 等级模糊子集的隶属程度。 步骤六，对模糊综合评估结果向量进行分析 ３某瓦斯隧道安全性评价 ３．１工程概况 位于福建尤溪至永泰的向莆铁路戴云山特长隧道为双洞 Ｕ＝｛ｕＩ，ｕ２，Ｕ３，…，ｕ。｝，即Ｐ个评价指标。 步骤二，评判等级论域的确定。 单线隧道．双洞总长度为３１．２ｋｍ．最大跨断面面积达２７０ｍ 。 ５沉降监控数据分析 门洞搭设完后采用１－２倍荷载经行堆载砂袋预压．对主纵 梁最大７ｍ门洞跨径和主横梁２ｍ铜管跨径选取３断面监测， 浇箱梁跨主干路门洞支架设计安全计算及有限元分析．能够 真实模拟处受力状态，是门洞设计结构安全可靠有力验证，为 上跨城市主干路现浇梁支架施工及设计计算积累了经验。同 时门洞结构的优化设计，取得了良好的经济社会效益，为类似 铜柱主横梁选择１２个跨径断面经行监测．监测主梁平均变形 数据如表１所示。 表１沉降监控统计表 部位 主横粱 主纵粱 现浇箱梁的门洞设计提供了工程参考实例。 工字钢型号 １／４跨 ［３６ Ｉ３６ 最大变形挠度（ｍｍ） １，２跨 １．７ １０．１ 参考文献 １／４跨 ｌ＿４ ７．４ ［１］周水兴．桥梁施工计算手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１． ［２１Ｙ－志东．港珠澳大桥珠海连接线跨公路支架设计及有限元分析［Ｊ］． 长江大学学报（自科版），２０１６（２２）：５０～５４＋６． Ｌ３ ７．５ 实测变形与有限元理论计算值基本吻合。结构安全可靠。 ６结束语 综上所述，四平市紫气大路跨铁路立交桥引桥跨城市主 干路采用门洞支架，很好的解决交通问题，基于Ｍｉｄａｓ Ｃｉｖｉｌ现 收稿日期：２０１７—６—１１ 作者简介：李细贵（１９８４一），男，北京朝阳人，中级工程师，本 科．从事道路桥梁施工工作。 ２２Ｄ