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摘要：本文采用Midas软件，对双飞翼中承式复式钢箱拱桥的支架体系的初始缺陷进行计算。对初始模型给予一定的变形来模拟结构初始缺陷对结构稳定性的影响，由计算结果可知，屈曲特征值、应力值、位移值变化较小，支架具有足够的承载能力及稳定性，可满足正常施工的需求。
关键词：Midas、支架体系、初始缺陷
Abstract：In this paper，Midas software is used to calculate the initial defects of the bracket system of the double-flying wing double steel box arch bridge. The initial model was deformed to simulate the influence of the initial defect on the structural stability. According to the calculation results，the buckling characteristic value，stress value and displacement value changed little，and the support had sufficient bearing capacity and stability，which could meet the requirements of normal construction.
Keywords：Midas，stent system，initial defects
0 绪论
双飞翼中承式复式钢箱拱桥通过吊杆将外倾主拱与内倾副拱进行连接，造型新颖灵动，别具一格[1-2]。但除拱肋自身倾斜外，还存在着交叉段的情况，因此相对于常规缆索吊装、转体施工等方法，支架法进行拱肋安装具有施工快、成本低、安全性高等优势。支架体系的刚度、强度以及稳定性决定着施工过程的安全和质量[3-4]。但由于支架施工中，支架垂直度难以控制，拱肋的偏心荷载也会导致支架产生位移，其实际受力情况与设计初衷不同。本文以乌兰木伦河3号桥为例，运用Midas软件对支架体系的初始缺陷进行受力计算，以期为本工程的支架施工提供理论依据 [5-6]。
1 工程概况
乌兰木伦河3号桥是国内首座双飞翼城市景观特大桥梁，跨径布置为（5+74+200+64+5）m，属中承式复式钢箱拱桥。钢箱梁跨度348m，桥面为1.68%的单向纵坡段，1.5%的双向横坡，高度3.5m，变截面宽度为（42-65）m。主拱结构为飞翼式钢箱拱，向道路中心线外倾17°，跨度200m，截面高3m，宽4m，采用曲形曲做，面内失高75m。副拱结构为内倾式钢箱拱，向道路中心线内倾45°，两侧副拱跨度分别为326m、330m，标准段尺寸高宽均为2.0m，变截面段尺寸高2.0~3.0m，宽2.0~3.0m，面内矢高35米。本桥设置23对吊杆，其中主拱与钢箱梁间设置17对吊杆，主拱与副拱设置6对吊杆，桥面采用钢-STC+SMA组合桥面结构。
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图1 拱肋布置图
2 支架体系介绍
拱肋支架设计分为主拱支架、副拱支架以及主副拱交叉段、主副拱横连四部分。因主、副拱设计存在交叉，部分钢管立柱为主、副拱支架共用。由于副拱内倾，部分副拱支架需架立在钢箱梁顶面。
每个拱肋节段前后端均由钢管支架临时墩进行支撑。非交叉段主副拱临时墩横桥向间距6m，顺桥向间距3m，标准步距4m，每4步距设置水平斜杆。交叉段支架随拱肋具体形式而布置，每层均设置水平斜撑。部分主副拱支架间设置大横连，共计16道。受施工现场条件影响，南北岸端部2~3节拱肋需整体吊装，支架加强设计。
临时墩立柱均采用529*9mm螺旋钢管，横杆及斜杆均采用180*5mm钢管，横联上下弦杆采用钢管273*6.5mm。主拱支架顶部设置双拼63工字钢，副拱支架顶部设置双拼56工字钢。钢管支架基础为桩基，桩基础直径1.3m，混凝土强度为C30，钢管埋入桩基2m。
图2.2支架布置效果图
3 支架体系受力分析
3.1 材料属性
根据设计图纸，本桥主拱结构对称，副拱结构虽不对称，但非主控因素，因此只建立1/4主拱、副拱支架模型进行计算。采用MIDAS有限元分析软件进行计算。支架全部采用Q235钢材，采用容许应力法，[σ]=145 MPa、[τ]=85 Mpa，各构件均采用梁单元建立。
3.2 边界条件
边界条件中支架立柱埋于桩基础中，固结处理，约束所有平动和转动；立柱与横杆、斜杆均采用相贯线焊接，即刚接处理；立柱顶面和横梁需焊接牢靠，采用刚性连接；主拱、副拱在支架上就位后，部分焊接固定在支架上，因此，采用刚性连接，释放RY，大部分点释放DX。
3.3 结构自重
结构自重中支架自重直接使用模型计算；为方便计算，主拱、副拱截面均采用标准截面，自重采取每节段添加修正荷载，保证每节段主拱、副拱重量总重不变，具体参数见表。
3.4 风荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）4.3.8和公路桥梁抗风设计规范（JTGTD60-01-2004）4.3相关要求，对主拱、副拱、支架管施加风荷载，最大风荷载按百年一遇考虑。风荷载计算取值如下表：
通过对初始模型给予一定的变形来模拟结构初始缺陷对结构稳定性的影响，本模型分别给予结构初始缺陷最大值偏移为100mm、167mm、234mm、301mm、369mm，在荷载相同的条件下，分析更新前后模型的屈曲特征值、最大压应力值、Y方向最大位移值，由计算结果可知，屈曲特征值、应力值、位移值变化较小。
6 结论
本文以乌兰木伦河三号桥支架体系为例，通过对初始模型给予一定的变形来模拟结构初始缺陷对结构稳定性的影响，由计算结果可知，本模型的屈曲特征值、应力值、位移值变化较小，满足施工需求。
参考文献：
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