MIDAS在双曲拱桥静载试验仿真中的应用

MIDAS在双曲拱桥静载试验仿真中的应用摘要：桥梁结构的静载、动载试验可以检验桥梁的整体受力性能，利用有限元软件对待检测桥梁进行仿真分析具有重要意义。本文以某座双曲拱桥的检测为实例,将模型计算结果与实测结果相比较，为工程技术人员利用有限元软件分析桥梁结构时提供了一些建议。关键词：双曲拱桥静载试验有限元模拟1引言双曲拱桥出现于20世纪六、七十年代中期，是最具我国民族特色的一种桥型。这种拱桥的主拱圈通常是由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成。由于它具有造价低、材料省、施工快、结构轻巧美观等优点，一经出现便得以迅速推广。但是随着交通运输量急剧增大，双曲拱桥的一些通病，比如通过力差、整体性弱等日益突出，这极大地影响了桥梁的正常使用。为适应日益发展的公路交通需要，急需对其进行检测，进而为对其进行加固、维修提供科学有效地依据。桥梁静载试验检测是将静止的荷载作用在桥梁上指定的位置而测试结构的静力位移、静力应变、裂缝等参数，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用性能。在对桥梁进行静载试验之前，利用有限元计算软件对待检测桥梁进行仿真分析具有重要意义。2工程实例本文以北京市顺义区境内一座双曲拱桥的检测为例，该桥上部结构为六拱五波双曲拱桥，桥梁总宽8米，跨径为18米，拱肋矢跨比为1/8，拱肋用200号砼预制，下部采用重力式桥台。设计荷载为汽车-20级,挂车-100。3试验荷载及加载工况为了解该桥在设计荷载作用下的实际工作状态（承载能力极限状态下的应力和变形），并对工程质量、结构的可靠性做出科学的评价，对该跨桥梁结构分别进行静载试验。试验车辆轴重：后轴P1为60KN,前轴P2为30KN。位移和内力控制截面的选取是根据结构的位移和内力影响线来选定的,按照最不利荷载位置进行布载、采集数据，本次静载试验分为四种工况，工况一：跨中中载；工况2：跨中偏载；工况3：1/4跨中载；工况4：1/4跨偏载。4有限元模型仿真计算为了能够准确地分析桥梁的整体受力规律及其使用性能，结构静力计算及动力计算根据有限位移理论建立三维有限元模型，采用“MIDAS-Civil分析程序”进行空间受力分析。拱肋、拱波及立柱皆采用梁单元模拟，全桥共计250个节点,461个单元。桥面系荷载按照横载施加。加载工况示意图如下所示：5试验结果分析对比本文仅以该桥第二根拱肋的静力实验结果和MIDAS软件计算结果进行对比分析：5.1拱肋在各个工况下位移结果对比分析6结语通过模型分析结果与实测结果对比分析，用有限元模拟双曲拱桥的加载情况，以此作为桥梁结构在实际使用过程中进行健康监测和维护的参考数据是可行的。注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。