侯娜

（西安市市政設施管理局橋梁監(jiān)測中心，陜西 西安 710016）

橋梁支座更換計算分析

侯娜

（西安市市政設施管理局橋梁監(jiān)測中心，陜西 西安 710016）

隨著橋梁運營年限的增長，支座病害突出，支座的更換是橋梁重要的維護項目，通過工程實例計算分析支座更換對主梁及蓋梁的影響，有關經(jīng)驗可供相關專業(yè)人員參考。

單梁；梁格；橫向分布系數(shù)

0 引言

橋梁支座是連接橋梁上部結構和下部結構的重要構件，可謂一座橋梁的咽喉所在，關系重大，一旦出現(xiàn)病害，將影響到上下部結構的使用壽命和交通安全。支座的更換關系到橋梁結構的安全[1]。為了更好地了解支座更換過程中，千斤頂?shù)捻斏龑χ髁阂约吧w梁的影響，對4×30 m一聯(lián)的預制小箱梁及蓋梁進行建模，分析在支座更換過程中梁體的受力情況和蓋梁的局部受力情況。

目前使用最廣泛的頂升方法是把超薄的液壓千斤頂安放在主梁與蓋梁的狹小的空間內(nèi)。頂升設備的高度基本滿足梁底凈空要求，直接頂升梁體，無需解除頂升時橋面附屬構件的約束（在橋面連續(xù)段無需鑿除橋面鋪裝混凝土等）。利用百分表觀測梁體上升的速度，以保證橋跨各梁體受力均勻同步提升。橋梁支座更換計算分析，首先要復核原支座型號是否滿足設計要求，并根據(jù)支座的設計承載力確定頂升重量及千斤頂?shù)男吞柡蛿?shù)量。由于梁體頂升將造成負彎矩區(qū)拉應力加大，故要復核橋面負彎矩區(qū)的拉應力是否超限，從而保證橋面混凝土不會產(chǎn)生裂縫。同時也要計算千斤頂放在蓋梁上時，對橋墩及蓋梁受力的影響。對蓋梁的局部壓應力進行驗算，確保局部壓應力不會超限。通過一系列仿真計算來分析千斤頂更換支座是否可行。

1 工程實例

對4×30 m一聯(lián)橋梁進行MIDAS實體建模，橫向4片梁，橋寬12.6 m，總共24 010個節(jié)點，12 688個實體單元，材料選用C50混凝土，彈性模量為3.45×107kN/m2，泊松比為0.2，容重為25 kN/m3，具體模型見圖1、圖2。

圖1 4×30 m總體模型圖

圖2 4×30 m局部模型圖

2 梁計算分析

（1）梁體頂升脫離支座，受力情況分析

橋梁在自重狀態(tài)下，梁體完全壓在支座上，千斤頂?shù)捻斏Φ扔谥ё艿牧?，梁體就能脫離支座。這種狀態(tài)下，千斤頂相當橋梁支座，承受了所有的力，橋梁總體受力和梁體在支座上受力基本相同。對全橋支座反力進行計算，計算結果見表1（每個墩上的支座進行編號，從小樁號到大樁號分別是0#～4#墩，墩上的支座從左到右依次是0#～8#支座）。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，全橋最大支座反力為918.8 kN，更換支座所選用的千斤頂應該是1 200～1 500 kN的千斤頂。

表1 支座反力表

（2）梁體頂升5 mm梁體受力情況分析

同步頂升高度為可拆除既有支座和安裝新支座所需的工作空間，約為10 mm。因為要分步頂升，首先對頂升5 mm的梁體進行受力分析，中跨的負彎矩比邊跨的負彎矩要大，頂升情況下拉應力更容易超限。在模型中采用給2號墩支座處單元加強制位移的方法模擬梁體頂升5 mm的情況，經(jīng)計算，橋梁負彎矩區(qū)域產(chǎn)生0.402 MPa的拉應力，見圖3。由于0.402 MPa＜1.83 MPa（混凝土抗拉強度設計值），所以在梁體頂升5 mm的情況橋面混凝土不會產(chǎn)生裂縫。梁體頂升5 mm產(chǎn)生的支座反力見表2，最大支反力為935.4 kN，和正常情況下的支反力相比，多了17.4 kN，對橋墩的影響不大。

圖3 梁應力圖

（3）梁體頂升10 mm梁體受力情況分析

在模型中采用給支座處單元加強制位移的方法模擬梁體頂升10 mm的情況，經(jīng)計算，橋梁負彎矩區(qū)域產(chǎn)生0.804 MPa的拉應力，見圖4。由于0.804 MPa＜1.83 MPa（混凝土抗拉強度設計值），所以在梁體頂升10 mm的情況橋面混凝土不會產(chǎn)生裂縫。梁體頂升10 mm產(chǎn)生的支座反力見表3，最大支反力為952.9 kN，和正常情況下的支反力相比，多了34.9 kN，對橋墩的影響不大。

圖4 梁應力圖

表2 頂升5 mm支座反力表

表3 頂升10 mm支座反力表

3 蓋梁計算分析

采用FEA軟件對蓋梁進行局部建模分析，材料選用C30混凝土，彈性模量為3.0×107kN/m2，泊松比為0.2，容重為25 kN/m3，具體模型見圖5。

圖5 蓋梁模型圖

千斤頂數(shù)量應與每個蓋梁上的支座數(shù)量相同，橋梁在自重狀態(tài)下最大支座反力為918.8 kN，選用1 200～1 500 kN的千斤頂，現(xiàn)計算在千斤頂?shù)淖畲罅?500kN作用下蓋梁的受力情況，經(jīng)計算蓋梁局部產(chǎn)生的最大壓應力分別為6.59 MPa，遠遠小于C30混凝土的抗壓強度值設計值14.3 MPa，所以蓋梁局部不會產(chǎn)生損傷，見圖6。

圖6 蓋梁應力圖

4 結 論

經(jīng)計算，千斤頂頂升梁體5～10 mm的高度，在橋梁負彎矩區(qū)域產(chǎn)生0.402～0.804 MPa的拉應力，其值小于C50混凝土的抗拉強度設計值1.83 MPa，不會對梁體產(chǎn)生較大的損傷。蓋梁在千斤頂最大力作用下，局部產(chǎn)生6.59 MPa的壓應力，這遠遠小于C30混凝土的抗壓強度值設計值14.3 MPa，所以蓋梁局部不會產(chǎn)生損傷。經(jīng)計算分析得出采用千斤頂更換支座是可行的。

[1]周明華,翟瑞興.公路橋梁橡膠支座更換技術的探討[J].現(xiàn)代交通技術,2005(3):52-54.

國道318線康定折多山隧道公路工程可行性研究報告獲批

四川省發(fā)展改革委近日批復了國道318線康定折多山隧道公路工程可行性研究報告。

獲批立項的折多山隧道起于康定市折多塘村道班溝溝口，跨折多河、穿折多山，止于新都橋鎮(zhèn)塘泥壩村。隧道長8 155 m，全線采用二級公路技術標準建設，設計時速60 km/h，路基寬度10 m，工期5年。

國道318線甘孜州境內(nèi)有6座海拔超4 000 m的大山。目前，高爾寺山隧道、剪子彎山隧道、脫洛拉卡山隧道已建成通車，海子山隧道在建。折多山被稱作“康巴第一關”，盤山公路九曲十八彎。折多山隧道建成后，從四川進西藏將更快捷、安全。

U443.36

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1009-7716（2017）03-0135-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.037

2016-12-06

侯娜（1982-），女，河北唐山人，工程師，從事橋梁設計及檢測工作。