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1、研究ResearchandDesign与设计基于MIDAS/Civil的桥墩模板设计赵青龙(中铁十一局集团六公司,湖北襄樊441105)摘要:在桥墩模板载荷分析的基础上,采用有限元软件MIDAS/civil进行桥墩模板的设计,首先介绍了桥墩模板模型建立的方法,并确定模板框格单元大小,分析龙骨梁的间距与截面尺寸,进而建立桥墩模板整体模型以计算其强度和刚度,最终完成桥墩模板的设计。关键词:MIDAS/Civil;桥墩;模板;设计中图分类号:TU755.2文献标识码:A文章编号:16723953(2009)030031041/2某桥墩模板基本结构如图1所示,现采用有限F=0.22
2、ct012v(1)元软件MIDAS/civil来进行分析计算,以确定模板F=cH面板区格大小和龙骨梁间距,并进行强度和刚度的式中,F为新浇筑混凝土对模板的侧压力(kPa);c33校核。为混凝土的重力密度(kN/m),取25kN/m;t0为新浇混凝土的初凝时间(h),取8h;v为混凝土浇筑33速度(m/h),取2m/h;H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m);1为外加剂影响修正系数,掺具有缓凝作用的外加剂时,取1.2;2为混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度110~150mm时,取1.15。1/2采用式(1)计算F=0.22ct012v=85.87kPa。则线性
3、变化部分(h分布)高度h=F/=3.43m。即在台帽部分(高度2.95m)混凝土侧压力按线性分布。1.2风荷载计算[2]风荷载强度计算公式:图1桥墩模板基本结构图W=K1K2K3W0(2)式中,W为风荷载强度(Pa);K1为风载体形系数,[1]1荷载分析按长边迎风圆端型截面处理K1=1.1;K2为风压计算荷载包括:新浇筑混凝土对侧面模板的高度变化系数,按#20m计算取K2=1.0;K3为地压力;!混凝土振捣时的垂直面冲击荷载4.0kN/形地理条件系数,按最不利环境取K3=1.3;W0为2m;∀风荷载(按八级风考虑)。模板强度计算时,基本风压(Pa),取风速v为17.2~20.7m/s,则
4、W0考虑以上三种荷载,而模板刚度计算时仅考虑新浇12=v=267.8Pa。1.6筑混凝土对侧面模板的压力即可。故风荷载施加时最大风载强度W=1.1新浇混凝土侧压力的计算K1K2K3W0=383Pa。新浇混凝土侧压力取式(1)中的较小值:2建模的过程与方法2.1建模过程收稿日期:20090220在桥墩整体模型建立前,首先采用MIDAS/作者简介:赵青龙(1975),男,工程师,主要从事机械设计工作civil软件对面板区格尺寸进行优化设计,即采用大国防交通工程与技术312009第3期%研究与设计%基于MIDAS/Civil的桥墩模板设计赵青龙
5、小不同的区格与不同截面的加筋肋(分为横肋与竖相关要求。故面板最大区格可采用500mm∃500肋)进行分析计算,以得到满足强度与刚度要求的面mm,竖肋和横肋的最大间距可按500mm间距布置。板区格最优结构尺寸;然后结合面板区格的结构尺3.2龙骨梁间距的确定寸,进一步分析计算龙骨梁的间距与截面尺寸;最后根据面板区格的大小,确定每条竖肋所承担的建立桥墩整体模型(分为墩身、墩帽两部分)进行整荷载最大值为F竖肋=85.87kPa∃0.5m∃1.2=体结构的强度与刚度分析。51.5kN。2.2建模方法加载时采用面加载的方式,面荷载大小取最大模板制造工艺要求:面板与加筋肋、龙骨梁直板混凝土侧压力,计算模
6、型如图4所示。部分与加筋肋均为焊接方式,龙骨梁圆端部分与加筋肋采用螺栓固结,中间对拉杆与龙骨梁采用螺栓连接。在桥墩模板有限元模型中,面板采用板单元,龙骨梁与加筋肋采用梁单元,对拉杆采用杆单元。根据模板制造工艺要求,建模时加筋肋与面板采用共线方式,加筋肋与龙骨梁采用梁单元共节点图4龙骨梁计算模型方式,以实现其刚性连接;对拉杆采用杆单元与龙骨变形云图如图5所示,可知在竖肋上最大的变梁共节点方式,以实现其铰接。形值为2mm,为满足刚度1/500的相关要求,所以根据MIDAS/civil的截面定义功能,对模型各龙骨梁最大间距可为1000mm。按照施工要求,墩部件采用相应的截面形状和尺寸。身模板按高度
7、分为0.5m、1m、2m和3m四种。龙骨梁设置方式可为:在0.5m、1m节段中间设置3面板区格和龙骨梁间距的确定1道;2m节段设置2道,且距两端各为450mm;33.1面板区格的确定m节段设置3道,中间设置1道,两端距端部450面板区格的计算采用对面板加载的方式,计算mm各设置1道。模型如图2所示。边界条件为对板边采用3边固定1边自由的约束方式,荷载按最大侧压力施加。图5龙骨梁变形云图4整体模型
