簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋支座更換新方法的仿真分析

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)公路2009年7月第7期HIGHWAYJul．2009No．7文章編號(hào)：0451—0712(2009)07一0075—04中圈分類號(hào)：U443．36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋支座更換新方法的仿真分析郭艷芬1，楊圣超2，張永水1，韓鳳萍3，萬(wàn)飛1(1．重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院重慶市4000742．中交橋梁技術(shù)有限公司北京市1001023．重慶市渝通公路T程總公司置慶市400074)摘要：本研究針對(duì)水麻高速公路上山區(qū)高墩簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T形梁橋，通過(guò)建立有限元模型提出了縱向單點(diǎn)逐墩、橫向同步頂升的支座更換新方法。仿真分析結(jié)果表明采用新方法更換支座，合理可行。結(jié)構(gòu)安全也可得

2、到保證，為同類橋型更換支座提供了一種新方法。關(guān)鍵詞：橋梁；簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁，更換支座，縱向逐墩頂升，仿真分析簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋以其結(jié)構(gòu)受力性能好、施工方便快捷、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)、適應(yīng)線形靈活等，而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一。目前從全國(guó)范圍看，絕大部分各種跨徑的簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋大都使用橡膠支座，然而不容忽視的是橡膠支座的病害相當(dāng)普遍，其形成原因也多種多樣。因此在橋梁的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，支座的更換是不可避免的，而且也是整治支座病害、改善結(jié)構(gòu)受力的最好方法。1新方法的提出1．1背景介紹云南水富～麻柳灣高速公路(水麻高速)是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》

3、中渝昆高速公路(M51)云南境內(nèi)的第一段，是云南省規(guī)劃的。三縱三橫、九大通道”公路網(wǎng)的重要組成部分，也是云南連接四川、重慶和祖國(guó)內(nèi)地的黃金大通道。在水麻高速公路上，簡(jiǎn)支變連續(xù)梁橋是最常出現(xiàn)的橋型，連續(xù)類型為結(jié)構(gòu)連續(xù)，從跨徑和梁截面類型來(lái)講，以20m、301"11，40m跨徑的T梁用得最多。1．2新方法介紹目前常用的更換支座方法大多圍繞整體同步頂升的概念，是針對(duì)簡(jiǎn)支梁橋提出的，且工程造價(jià)高，設(shè)備投入大。另外整體同步頂升方法不適合簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋，對(duì)于山區(qū)高墩的情形更是無(wú)能為力，因此對(duì)支座的更換方法提山了更高的要求。縱向逐墩頂升是為了區(qū)別于目前橋梁頂升工程中常用的全橋整體頂升而

4、提出來(lái)的，是有目的性地針對(duì)需要進(jìn)行更換的支座選擇頂升位置，結(jié)合各種不同的支撐體系，進(jìn)行支座更換的方法。當(dāng)某一個(gè)橋墩上的支座需要更換，根據(jù)橋墩的高度，合理地選擇支撐平臺(tái)，在其上放置頂升設(shè)備，頂升梁體，進(jìn)行支座更換。這種方法可以廣泛應(yīng)用于各種中小跨徑的簡(jiǎn)支變連續(xù)梁橋，在進(jìn)行支座更換的過(guò)程中，反復(fù)循環(huán)使用，也可進(jìn)行全橋的支座更換。?！币灰?跨連續(xù)梁橋?yàn)槔?，在自重作用下的彎矩圖見(jiàn)圖1所示。余弦曲線圖見(jiàn)圖2所示。I號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)圈l連續(xù)粱橋自重彎矩在進(jìn)行支座更換時(shí)，依次頂升1號(hào)～5號(hào)墩頂即“余弦逐波頂升”。梁體，其頂升位置相當(dāng)于余弦曲線的各個(gè)波峰處，連續(xù)梁橋在其自重作用下的彎矩

5、的變化規(guī)律也與余弦2新方法的仿真分析值的變化規(guī)律相似，因此給其賦予了一個(gè)新的名稱，2．1計(jì)算原理收稿日期：2008—09—20萬(wàn)方數(shù)據(jù)公路2009年第7期圖2余弦曲線三維梁／桿系有限元法(梁格法)以其簡(jiǎn)潔明了的概念深受橋梁設(shè)計(jì)和施工者的歡迎，并在簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)計(jì)算中得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用MIDAS／CiviI做三維梁／桿系有限元法分析，重點(diǎn)是對(duì)“余弦逐波頂升”新概念的模擬實(shí)現(xiàn)。模型參數(shù)主要為：主梁、橫隔板和現(xiàn)澆濕接縫選用三維梁?jiǎn)卧?，材料、幾何性質(zhì)、恒載均按照依托工程設(shè)計(jì)圖紙輸入，由于本模型重點(diǎn)模擬頂升工況對(duì)梁體的影響，因此必須模擬支座的彈性壓縮，顯而易見(jiàn)支座

6、只能受壓不能受拉，故采用只受壓?jiǎn)卧?。支座的尺寸按?shí)際大小輸入，這里為圓形板式橡膠支座，直徑為440mm，高度為70mm。用溫度荷載來(lái)模擬余弦逐墩頂升，其頂升原理為：△T--口e--學(xué)=器--285．7℃口1．U^lU。式中：△T為溫度改變值，℃；e為支座應(yīng)變；口為支座線膨脹系數(shù)，1／℃；△L為頂升量，mm；L為支座高度，mm?？紤]支座彈性壓縮以及偏心受壓和施工操作空間后，建模時(shí)20m、30m跨徑的橋梁頂升高度定為10mm，40m跨徑橋梁頂升高度定為20mm。依托工程在水麻高速公路上，跨徑為20m(3～8跨)、30m(3---,7跨)及40ITI(3～4跨)共13座簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連

7、續(xù)梁橋，為了方便說(shuō)明，以具有代表性的4×20m橋梁為例，其內(nèi)力、應(yīng)力、位移及頂升力的變化規(guī)律均可類推。20m跨徑的簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋墩頂處設(shè)永久雙排支座，不存在邊界條件轉(zhuǎn)換；墩頂濕接縫沒(méi)有用于連續(xù)的預(yù)應(yīng)力束，為普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這直接導(dǎo)致了在運(yùn)營(yíng)階段很難避免的開(kāi)裂，是我們關(guān)注的重點(diǎn)；橋面設(shè)有剪力鍵，按照設(shè)計(jì)意圖其承載能力、正常使用是需要考慮橋面板聯(lián)合作用的，模型做了相應(yīng)的考慮。2．2計(jì)算結(jié)果以下給出4×20m橋梁內(nèi)力、應(yīng)力、反力、位移的計(jì)算結(jié)果．其中B，代表第1排支座，B：、B。代表第一個(gè)墩的第2、3排支座，依此類推。應(yīng)力與內(nèi)