1、桥 梁 檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾向舒适性在速度 160 220 km/h 能达到 “良 ”以上 ， 速度 240 270 km/h 为 “良 ”或 “合格 ”; 其竖向舒适性在速度 160 200 km/h 能达到 “良 ”以上 ， 速度 220 270km/h“良 ”或 “合格 ”。( 2) 由温度与混凝土收缩徐变引起的桥梁结构初始变形 ， 相当于轨道结构附加的长波不平顺 ， 该初始变形主要影响列车运行的竖向舒适性 ， 对横向舒适性和行车安全性指标影响不大 。在成桥 3 个月后铺轨 ， 成桥后 10 年 ，( 112 +
2、 2 168 + 104) m 连续刚构的动力性能满足要求 。6 结论( 1) 成桥后主梁线形的改变主要是由混凝土收缩徐变和预应力损失引起的 。并且随着时间的推移 ， 由混凝土徐变引起的主梁上拱和下挠不断增大 ; 主梁后期变形实测值与理论值趋势一致 ， 数值大小基本吻合 ，徐变形计算值能够反映该桥成桥后的后期徐变变形 ， 能够达到预估该桥后期变形的目的 。( 2) 延长铺轨时间越长 ， 边跨上拱和中跨下挠均减小 ， 对边跨上拱值的减小更明显 。所以必须确定合理的铺轨时间 。( 3) 通过加大主梁梁高 ， 可以提高主梁的设计刚度 ， 又降低了梁体截面上下缘应力差 ， 从而减小了主梁的徐变变形 。
3、( 4) 通过对底板束采用后张索的张拉方式对主梁徐变变形有一定的减小 ， 但后张索的施工比较麻烦 。在该桥设计中通过反复优化梁高 、采用成桥 6 个月后铺轨以减小后期徐变变形 。( 5) 对各种不同的温度效应与后期收缩徐变变形组合 ， 温度变形占了后期变形的近 1/3。( 6) 车桥动力耦合分析时考虑由温度与混凝土收缩徐变引起的桥梁结构初始变形 ， 结果表明该桥动力性能满足要求 ; 该桥目前已经通车 ， 运营状况良好 。参考文献 : 1 何义斌 大跨度无砟轨道连续梁桥后期徐变变形研究 J 铁道学报 ， 2008( 8) : 120-124 2 童永江 大跨度预应力混凝土无砟轨道连续梁桥后期徐变
4、变形的研究 D 长沙 : 中南大学 ， 2008 3 石现峰 ， 王澜 ， 万家 无砟轨道混凝土桥梁的徐变变形研究 J 石家庄铁道学院学报 ， 2007， 20( 1) : 61-63 4 叶梅新 ， 钱淼 ， 刘杰 无砟轨道预应力混凝土桥梁徐变变形控制方法研究 J 铁道标准设计 ， 2009( 2) : 92-94 5 钱淼 无砟轨道预应力混凝土连续刚构桥后期徐变变形及控制方法研究 D 长沙 : 中南大学 ， 2009 6 周履 ， 陈永春 收缩徐变 M 北京 : 中国铁道出版社 ， 1994 7 王法武 ， 石雪飞 大跨度预应力混凝土梁桥长期挠度控制研究 J 公路 ， 2006( 8) :
5、 72-76 8 许三平 高速铁路大跨度连续梁拱徐变研究 J 中国水运 ， 2010( 5) : 155-156 9 西南交通大学 广深港沙湾水道特大桥车桥动力分析 R 成都 :西南交通大学 ， 2007 10 王 巍 ， 薛伟辰 高速客运专线轨道梁徐变变形研究进展 J 铁道科学与工程学报 ， 2005( 4) : 39-43收稿日期 : 2012-06-13作者简介 : 高欣梅 ( 1982) ， 女 ， 工程师 ， 2004 年毕业于西南交通大学 ，工学学士 。Midas板单元配筋程序的设计高欣梅( 铁道第三勘察设计院集团有限公司 ， 天津 300142)摘 要 : Midas在铁路桥梁特
6、殊结构设计中应用广泛，框构、连续刚构等模型常常采用其中的板单元建立，但由于板单元数据量大，且Midas不能提供铁路容许应力法的配筋公式，计算完内力后，手算配筋工作量大、计算复杂。归纳总结Midas输入和输出数据的关系，采用VB程序进行二次开发，自动提取Midas的计算结果，按照铁路现行容许应力配筋原理进行配筋，以图形方式显示配筋结果。使用后结果表明:本程序计算速度快，结果准确，有效提高了生产效率。关键词 : Midas板单元; 二次开发; 容许应力法配筋中图分类号 : U441 文献标识码 : A 文章编号 : 1004-2954( 2012) 10-0042-04Program Design
7、 for Reinforcing Bar Arrangement of Midas Plate ElementGAO Xin-mei( The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation， Tianjin 300142， China)24 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2012( 10)DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2012.10.023高欣梅Midas 板单元配筋程序的设计桥 梁 Abstract: Midas is widely used in speci
8、al structure design of railway bridges， and the models of framebridges and continuous rigid frame bridges are usually established by plate element of Midas Because thehuge data of plate elements and incapability of providing the formula for the calculation of reinforcing barwith railway allowable st
9、ress method， there is heavy manual workload after the calculation of internalforce By adopting VB program for secondary development， the paper summarizes the relationshipsbetween data input and output of Midas and extracts its calculation results automatically Reinforcing bararrangement is done in a
10、ccordance with current railway allowable stress theory and its results arepresented with diagrams The application results of this program show that: this program improvesproduction efficiency with its fast calculation speed and good accuracyKey words: Midas plate element; secondary development; rein
11、forcing bar arrangement with allowablestress method在铁路桥梁特殊结构设计中 ， Midas Civil 越来越受到桥梁工程师的认可和欢迎 。其培训手册中提到当截面边长大于梁轴长度的 1/5 时 ， 剪切变形对结构内力影响较大 ， 这时应该采用板单元 。所以在设计框构 、连续刚构时 ， 通常采用板单元建模 。在 Midas 中建立梁单元后可以按 psc 截面进行配筋设计 ， 但是对板单元却不能快速有效地配筋 ， 而且铁路桥梁结构的配筋采用容许应力法 ， Midas 暂时还不支持铁路设计的配筋计算 ， 只有依靠设计人员从其后处理结果中提取内力手算
12、配筋 ， 这种方法计算非常繁琐 ， 效率很低 。为此 ， 本文在总结了某条铁路沿线多个连续刚构配筋设计的基础上 ， 设计出一套快速配筋程序 ， 实现了Midas 板单元结构的自动配筋 。1 Midas 接口数据整合Midas 模型建立后 ， 可以生成 mct 文件 ， mct 文件包括建模过程中所有的数据元素 。根据这些数据元素不仅能够按实际尺寸在 CAD 中绘制模型 ， 而且可以提取单元材料和尺寸进行配筋计算 。1. 1 mct 文件格式( 1) 节点数据 ( NODE) 的格式; iNO， X， Y， ZiNO: 节点编号X: 全局坐标系 X 方向坐标Y: 全局坐标系 Y 方向坐标Z: 全
13、局坐标系 Z 方向坐标( 2) 板单元数据 ( Planar Element) 的格式; iEL， TYPE， iMAT， iPRO， iN1， iN2， iN3， iN4，iSUB， iWIDiEL: 单元编号TYPE: 单元种类 ( = PLATE : 面单元 )iMAT: 材料编号iPRO: 截面编号iN1: 第一个节点编号iN2: 第二个节点编号iN3: 第三个节点编号iN4: 第四个节点编号iSUB: Sub Type( 对于 PLATE 1 )( 3) 板单元厚度数据 ( THICKNESS) 的格式; iTHK， TYPE， bSAME， THIK IN， HIK OUTiTHK
14、: 厚度编号TYPE: 厚度数据 ( = VALUE: 输入板单元的厚度 )bSAME: 面内 、面外采用同一厚度 YESTHIK IN: 计算面内刚度所采用的厚度THIK OUT: 计算面外刚度所采用的厚度1. 2 后处理的结果数据建立的 Midas 模型计算完后 ， 提取所有板单元单位长度的内力 ， 形成内力表格的数据结构如图 1 所示 。单元 荷载 节点Fxx/( kN/m) Fyy/( kN/m) Fxy/( kN/m)4967 主 + 纵附 ( 全部 ) 中央 1. 513 1. 324 1. 1894968 主 + 纵附 ( 全部 ) 中央 2. 150 8. 353 5. 756
15、Mxx/( kNm/m)Myy/( kNm/m)Mxy/( kNm/m)Vxx/( kN/m)Vyy/( kN/m)0. 253 1. 249 0. 271 1. 216 4. 6670. 460 5. 382 0. 579 3. 129 11. 316注 : 单元 : 单元编号荷载 : 荷载工况 /组合节点 : 节点编号Fxx: 单元局部坐标系 x 方向单位宽度的轴力Fyy: 单元局部坐标系 y 方向单位宽度的轴力Fxy: 单元局部坐标系 x y 平面单位宽度的剪力Mxx: 相对于单元局部坐标系 y 轴单位宽度的弯矩Myy: 相对于单元局部坐标系 x 轴单位宽度的弯矩Mxy: 局部坐标系 x
16、 y 平面单位宽度的扭矩Vxx: 单元局部坐标系 y z 平面厚度 ( z) 方向单位宽度的剪力Vyy: 单元局部坐标系 x z 平面厚度 ( z) 方向单位宽度的剪力图 1 计算结果数据结构1. 3 数据的组合将板单元分成仅受弯的梁板和受偏压的柱板 ， 在配筋计算时应该分开考虑 ， 梁板单元按纯弯配置纵筋 ，34铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2012( 10)桥 梁 高欣梅Midas 板单元配筋程序的设计抗剪配置箍筋和斜筋 ， 柱板单元按偏压构件配筋 ， 计算完后可以根据 mct 文件中的单元坐标位置 ， 把配筋结果绘制在 CAD 图中 ， 具体流程见图 2。图
17、 2 数据组合流程2 容许应力配筋原理2. 1 梁板配筋( 1) 主筋计算求 Ap1， Ap1的计算按照单筋矩形截面的平衡设计 ，以充分利用混凝土截面 ， 各数据见图 3。a =n bn b + s， x = ah0M1=12bx b h0x( )3Ap1=12bx b s求 Ap2和 ApM2= M M1Ap2=M2 s( h0 a)Ap= Ap1+ Ap2求 ApAp= Ap2h0 xx a式中 M截面所承受的弯矩 ;M1受压区混凝土和相应的受拉钢筋 Ap1能承受的弯矩 ;M2受压区钢筋 Ap及相应的受拉钢筋 Ap2能承受的弯矩 ;n钢筋的弹性模量与混凝土的变形模量之比 ; s 钢筋的容许
18、应力 ; b 混凝土弯曲受压及偏心受压容许应力 。图 3 双筋矩形截面内力分解图( 2) 抗剪计算板单元单位长度剪应力可按简化公式 0=1. 5Vxx/bh计算 ， bh为板单元厚度 ， 箍筋按构造配筋 ， 设箍筋面积为 Ak， 间距为 Sk， 则其剪应力为k=Ak sbSk斜筋按剪应力图 ( 图 4) 计算 ， 其面积为Aw=b0槡2 s图 4 剪应力分配图 4 中 ， 0为斜筋承受的剪应力面积 ; 1为箍筋承受的剪应力面积 。2. 2 柱板配筋柱板按对称筋布置 ， 钢筋面积采用试算法分别按大 、小偏压核算求得 。( 1) 小偏压核算NA0+MI0y1 bnNA0+MI0( y1 a ) s
19、式中 N换算截面重心轴处的计算轴向压力 ;M考虑纵向弯曲影响后的计算弯矩 ;A0换算截面积 ;I0换算截面积对其重心轴的惯性矩 ;44 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2012( 10)高欣梅Midas 板单元配筋程序的设计桥 梁 y1换算截面积重心轴至受压较大边缘距离 。( 2) 大偏压核算h=Ne12bxh2x( )3+2nApxh2( ) a2 bnhx ax snhh x ax s式中 h混凝土受压边缘的最大压应力 ;N换算截面重心轴处的计算轴向压力 ;eN 至混凝土截面重心轴的距离 ;Ap受拉钢筋面积 ;x受压区高度 ;aAp至截面边缘距离 ;b， h截面
20、短边或长边的边长 ;n钢筋的弹性模量与混凝土的变形模量之比 。3 程序的编制和使用该程序采用 VB 语言进行编写 ， Midas 的后处理结果存在 Excel 中 ， 程序自动读取 mct 和 Excel 文件 ， 配筋计算后在 CAD 图中绘出钢筋数量 。图 5 为某条线中一个 ( 16 +24 +24 +16) m 的斜交刚构连续梁 ， 采用Midas 中的板单元建模计算内力后 ， 使用该程序绘制的配筋结果 。图 5 ( 16 +24 +24 +16) m 斜交刚构连续梁配筋4 结语( 1) 采用 Midas 板单元建立的框构 、刚构连续梁模型 ， 其输入数据和输出结果有规律可循 ， 该程
21、序利用这一规律有效地读取了 Midas 数据 ， 结合铁路容许应力配筋原理实现了板单元的自动配筋 。( 2) 板单元模型数据量大 ， 手算配筋费时费力 ， 该程序计算速度快 ， 结果准确 ， 提高了劳动效率 ， 降低了劳动强度 ， 其友好的界面 ， 简便的操作受到了设计人员的好评 。( 3) Midas 在今后的特殊结构设计中的应用越来越广泛 ， 各专业人员可以利用其规则的输入输出格式进行二次开发 ， 更好地为本专业服务 。参考文献 : 1 中华人民共和国铁道部 TB10002. 12005 铁路桥涵设计基本规范 S 北京 : 中国铁道出版社 ， 2005 2 中华人民共和国铁道部 TB100
22、02. 399 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范 S 北京 : 中国铁道出版社 ， 1999 3 邱顺冬 桥梁工程软件 midas Civil 常见问题解答 M 北京 : 人民交通出版社 ， 2010 4 张帆 ， 郑立楷 ， 卢择临 AutoCAD VBA 二次开发教程 M 北京 :清华大学出版社 ， 200654铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2012( 10)桥 梁 檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾 5 伍远高 Excel VBA 开发技术大全 M 北京 : 清华大学出版社 ， 200
23、9 6 龚沛曾 ， 杨志强 ， 陆慰民 Visual Basic 程序设计教程 M 北京 :高等教育出版社 ， 2007 7 邱顺冬 桥梁工程软件 midas Civil 应用工程实例 M 北京 : 人民交通出版社 ， 2011 8 曾洪飞 ， 张帆 ， 卢择临 AutoCAD VBA VB NET 开发基础与实例教程 M 北京 : 中国电力出版社 ， 2008 9 ( 美 ) 沃肯贝奇 ， Excel 2007 宝典 M 北京 : 人民邮电出版社 ， 2008 10 王昌兴 MIDAS/Gen 应用实例教程及疑难解答 M 北京 : 中国建筑工业出版社 ， 2010收稿日期 : 2012-02
24、-20作者简介 : 刘 楠 ( 1982) ， 男 ， 工程师 ， 2004 年毕业于西安科技大学 ，工程硕士 ， E-mail: qjdln163 com。既有铁路上承式钢桁梁动力性能对比研究刘 楠1，许建平2，孙军平1( 1. 西安铁路局工务检测所 ， 西安 710054; 2. 西安铁路局工务处 ， 西安 710054)摘 要 : 通过对西安铁路局管内2座采用相同图号的1 64 m简支上承式钢桁梁的现场动力试验，分别从桥梁动力学、钢梁孔跨、墩梁耦合及有限元模拟计算等方面开展深入的研究，比较确定钢桁梁在不同工作环境下的横竖向刚度、自振频率、阻尼比、强振频率、纵横向位移、多阶振型和墩梁耦合工
25、作等桥梁健康指标参数，谨为科学合理的整治桥梁病害提供客观真实的技术建议。关键词 : 既有铁路; 上承式钢梁; 试验研究中图分类号 : U446 文献标识码 : A 文章编号 : 1004-2954( 2012) 10-0046-04Comparative Study on Dynamic Performances of ExistingRailway Deck Truss Steel GirderLIU Nan1， XU Jian-ping2， SUN Jun-ping1( 1 Engineering Inspection Institute of Xian Railway Bureau， X
26、ian 710054， China;2 Track Maintenance Department of Xian Railway Bureau， Xian 710054， China)Abstract: This paper， through the field dynamic test of two same type of simply supported 1 64 m decktruss steel girders under the administration of Xian Railway Bureau， researches the bridge dynamics，steel g
27、irder span arrangement， pier and girder coupling， finite element simulation calculation and otheraspects separately and deeply This paper also compares different working conditions and then determinesthe bridge health parameters such as the transverse and vertical stiffness， natural frequency， dampi
28、ngratio， strong vibration frequency， longitudinal and vertical displacement， multi-order vibration mode，pier girder coupling， etc The purpose of this paper is to provide the objective and authentic technicaladvice with scientific and reasonable attitude for the treatment of the bridge diseasesKey wo
29、rds: existing railway; deck truss steel girder; experimental study上承式铁路钢桁梁的动力性能分析和加固改造一直以来都是事关既有铁路线提速改造的一项重点课题 ，上承式钢桁梁存在的诸如跨度大 、活载重心高 、杆件薄弱 、主桁中心距小等特征 ， 对车辆安全通过桥梁造成了一定影响 ， 因而大大提高了提速列车安全过桥的风险 。通过对 2 座采用相同图号的既有铁路钢桁梁的研究分析 ， 对比它们在不同工况条件下的运营动力性能 ， 以此为科学合理诊治该类桥梁病害提供技术参考依据 。1 桥梁概况襄渝下行线 K453 +455 后河 4 号特大桥位于襄渝下行线巴山 官渡区间 ， 孔跨式样为 12 31. 7 m( 预应力钢筋混凝土梁 ) +5 64 m( 上承式钢桁梁 ) ， 桥梁全长 737. 6 m。桥上线路 1 号台 4 号墩位于 R =1 000 m、L =140 m 的圆曲线和缓和曲线上 ， 其余各墩均置于直线上 。1 号台 9 号墩位于 11. 5的纵坡上 、9 号墩 18 号台位于 4的纵坡上 。襄渝下行线K458 +227 后河 7 号大桥位于官渡 万源区间 ， 孔跨64 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2012( 10)
