大跨度连续梁转体施工球铰局部应力分析

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1、大跨度连续梁转体施工球铰局部应力分析王磊中铁九局集团有限公司沈阳110013摘要：转体施工是一种先进的桥梁施工方法，转体施工的关键构件就是承载整个转动重量的转动球铰，其设计的合理性将直接影响到施工质量及安全性。木文以现有有限元计算理论为指导，结合工程实例，利用有限元分析程序MIDAS建立了该桥转台的空间有限元模型，给出了球铰在特定荷载工况下的计算结果,并对计算结果进行了对比分析，为以后同类结构球铰的设计提供参考。关键词：转体施工；关键构件；球較；有限兀模型；参考随着新技术、新工艺的不断出现以及在工程中的应用，转体施工已经发展

2、一种成为比较成熟的桥梁施工方法，该方法施工工艺科学、造价经济、加快了施工进度，随着该方法的进一步探索和推广，在桥梁建设中将发挥越来越大的作用,产牛.越来越好的社会和经济效益。选择平面转体法施工“T”形连续梁横跨既有构筑物，其主桥下部结构、箱梁现浇以及转体施工等过程，对既有构筑物的正常使用影响较小，从而减小了因木桥的修建引起的既有构筑物的中断使用带来的经济损失。这种施工方法的转盘部分是施工的关键部位，转轴的定位精度直接影响上部结构位置的准确性，下转盘表面的平整度是影响转动过程中摩擦力大小的关键因素，转盘混凝土的密实与否，决定着

3、转动系统能否正常转动。因此在转体施工中必须抓好这三方面的质量要求，进而保证转体的成功。通过对下转盘施工、球铰加工、运输及安装、滑道安装和上转盘施工等施工精度的有效控制，确保转体桥梁按照设计要求及施工规范顺利转体；通过施工过程中的高程、应力等的控制，保证施工质量并使合龙后的桥梁偏差控制在规范和设计要求之内，确保了整个桥梁线形的美观。1工程概况盘锦至营口客运专线盘锦特大桥124#〜127#墩设计为(80.6+128+80.6)m现浇连续梁，其中124#〜125#墩跨林丰路、125#〜126#墩跨既有沟海线和电厂专用线，与沟海线斜

4、交角度为167°10′、126#〜127#墩跨石油管廊。该梁平面位于半径5500m的圆曲线上，纵断面位于半径25000m的竖曲线上，线路纵坡为-12.7‰，为抵消转体时曲梁的横向不平衡弯矩，转动中心横向偏心9.7cm。为减少上部结构施工对铁路行车安全的影响，该桥采用平衡转体的施工方法。即先在铁路两侧浇筑梁体，然后通过转体使主梁就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上、下盘，最后浇筑合龙段，使全桥贯通。转体段梁长63m+63m;转体角度125#墩为12°23'、126#墩为12°

5、;l（y,转体重量为12000t。本桥转体结构上、下转盘均为六边形，上转盘厚2.0m,下转盘厚5.0m,下转盘为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共M形成基础。转盘采用C50混凝土。上转盘设纵横向预应力筋，纵向设24根12-7φ5钢绞线，横向设纵向设28根12-7φ5钢绞线。纵、横向钢绞线均采用单端张拉，张拉端、锚固端交错布置，张拉端采用OVM15-12锚具，固定端采用OVM15-12P锚具。管道采用内径φ90金属波纹管。球铰由上、下球铰、球铰间镶嵌四氟乙烯片、上下球铰的固定钢销轴、下球

6、铰定位钢定位架组成，设计竖向承载力12000kN，上球铰平面直径4.1m,下球铰平面直径3.8m，球铰球径为8.0m。在对应滑道位置上转盘内共设有6对双φ800x24mm的撑脚，撑脚高0.9m（含底部3cm的走板），撑脚钢管内灌注C50微膨胀混凝土。2局部应力分析2.1有限元模型本文应用有限元分析软件MIDAS进行分析计算，该软件单元种类丰富，功能强大，基本上可以满足工程需要。取桥墩底面以上3米到桩底范围建立有限元模型，并采用网格自动划分功能划分单元，采用空间块体单元、弹簧单元以及接触面单元等对转动球铰、上、下承台、

7、墩身及桩基础建立空间有限元模型。有限元计算模型如图1所示。3工况二转盘应力云图（单位：MPa）由图2、3应力云图可以看出：在工况一作用下，上下球铰接触部位竖向压应力大部分在1.634〜6.198MPa之间，应力集中部位达到11.753MPa。群桩竖向应力呈现中间大，四周小的趋势。在工况二作用下，上下球铰接触部位竖向压应力大部分在1.762〜6.374MPa之间，应力集中部位达13.755MPa,临时支墩处局部应力最大为10.987MPa,群桩竖向应力M样呈现中间人，四周小的趋势。因此，应加大下转盘的刚度，使桩基受力趋向均匀，

8、并且在桩基检算吋应考虑转体施工阶段中荷载在桩基中的分布。通过比较发现：两种工况下球铰处竖向应力相差不人，群桩的竖向应力分布趋势相同。施加预应力后，预松力钢束能够提高上转盘的刚度，奋效减小竖向应力峰值，使得上部结构的力更均匀的向下传递，因此设计中在上转盘配置纵、横向预应力钢束是合理的，这对改