简支转连续梁桥支座更换新方法的仿真分析

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1、万方数据公路2009年7月第7期HIGHWAYJul．2009No．7文章编号：0451—0712(2009)07一0075—04中圈分类号：U443．36文献标识码：A简支转连续梁桥支座更换新方法的仿真分析郭艳芬1，杨圣超2，张永水1，韩凤萍3，万飞1(1．重庆交通大学土木建筑学院重庆市4000742．中交桥梁技术有限公司北京市1001023．重庆市渝通公路T程总公司置庆市400074)摘要：本研究针对水麻高速公路上山区高墩简支转连续T形梁桥，通过建立有限元模型提出了纵向单点逐墩、横向同步顶升的支座更换新方法。仿真分析结果表明采用新方法更换支座，合理可行。结构安全也可得

2、到保证，为同类桥型更换支座提供了一种新方法。关键词：桥梁；简支转连续梁，更换支座，纵向逐墩顶升，仿真分析简支转连续梁桥以其结构受力性能好、施工方便快捷、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强、适应线形灵活等，而成为最富有竞争力的主要桥型之一。目前从全国范围看，绝大部分各种跨径的简支转连续梁桥大都使用橡胶支座，然而不容忽视的是橡胶支座的病害相当普遍，其形成原因也多种多样。因此在桥梁的养护过程中，支座的更换是不可避免的，而且也是整治支座病害、改善结构受力的最好方法。1新方法的提出1．1背景介绍云南水富～麻柳湾高速公路(水麻高速)是《国家高速公路网规划》

3、中渝昆高速公路(M51)云南境内的第一段，是云南省规划的。三纵三横、九大通道”公路网的重要组成部分，也是云南连接四川、重庆和祖国内地的黄金大通道。在水麻高速公路上，简支变连续梁桥是最常出现的桥型，连续类型为结构连续，从跨径和梁截面类型来讲，以20m、301"11，40m跨径的T梁用得最多。1．2新方法介绍目前常用的更换支座方法大多围绕整体同步顶升的概念，是针对简支梁桥提出的，且工程造价高，设备投入大。另外整体同步顶升方法不适合简支转连续梁桥，对于山区高墩的情形更是无能为力，因此对支座的更换方法提山了更高的要求。纵向逐墩顶升是为了区别于目前桥梁顶升工程中常用的全桥整体顶升而

4、提出来的，是有目的性地针对需要进行更换的支座选择顶升位置，结合各种不同的支撑体系，进行支座更换的方法。当某一个桥墩上的支座需要更换，根据桥墩的高度，合理地选择支撑平台，在其上放置顶升设备，顶升梁体，进行支座更换。这种方法可以广泛应用于各种中小跨径的简支变连续梁桥，在进行支座更换的过程中，反复循环使用，也可进行全桥的支座更换。。”一以4跨连续梁桥为例，在自重作用下的弯矩图见图1所示。余弦曲线图见图2所示。I号2号3号4号5号圈l连续粱桥自重弯矩在进行支座更换时，依次顶升1号～5号墩顶即“余弦逐波顶升”。梁体，其顶升位置相当于余弦曲线的各个波峰处，连续梁桥在其自重作用下的弯矩

5、的变化规律也与余弦2新方法的仿真分析值的变化规律相似，因此给其赋予了一个新的名称，2．1计算原理收稿日期：2008—09—20万方数据公路2009年第7期图2余弦曲线三维梁／杆系有限元法(梁格法)以其简洁明了的概念深受桥梁设计和施工者的欢迎，并在简支转连续结构体系的设计计算中得到了广泛的应用。本文采用MIDAS／CiviI做三维梁／杆系有限元法分析，重点是对“余弦逐波顶升”新概念的模拟实现。模型参数主要为：主梁、横隔板和现浇湿接缝选用三维梁单元，材料、几何性质、恒载均按照依托工程设计图纸输入，由于本模型重点模拟顶升工况对梁体的影响，因此必须模拟支座的弹性压缩，显而易见支座

6、只能受压不能受拉，故采用只受压单元。支座的尺寸按实际大小输入，这里为圆形板式橡胶支座，直径为440mm，高度为70mm。用温度荷载来模拟余弦逐墩顶升，其顶升原理为：△T--口e--学=器--285．7℃口1．U^lU。式中：△T为温度改变值，℃；e为支座应变；口为支座线膨胀系数，1／℃；△L为顶升量，mm；L为支座高度，mm。考虑支座弹性压缩以及偏心受压和施工操作空间后，建模时20m、30m跨径的桥梁顶升高度定为10mm，40m跨径桥梁顶升高度定为20mm。依托工程在水麻高速公路上，跨径为20m(3～8跨)、30m(3---,7跨)及40ITI(3～4跨)共13座简支转连

7、续梁桥，为了方便说明，以具有代表性的4×20m桥梁为例，其内力、应力、位移及顶升力的变化规律均可类推。20m跨径的简支转连续梁桥墩顶处设永久双排支座，不存在边界条件转换；墩顶湿接缝没有用于连续的预应力束，为普通的钢筋混凝土结构，这直接导致了在运营阶段很难避免的开裂，是我们关注的重点；桥面设有剪力键，按照设计意图其承载能力、正常使用是需要考虑桥面板联合作用的，模型做了相应的考虑。2．2计算结果以下给出4×20m桥梁内力、应力、反力、位移的计算结果．其中B，代表第1排支座，B：、B。代表第一个墩的第2、3排支座，依此类推。应力与内