多跨先簡支后連續小箱梁橋支座頂升優化與分析

吳磊

（安陽市交通基本建設質量檢測監督站，河南安陽 455000）

多跨先簡支后連續小箱梁橋支座頂升優化與分析

吳磊

（安陽市交通基本建設質量檢測監督站，河南安陽 455000）

針對多跨先簡支轉連續小箱梁橋支座更換進行研究，通過建立多跨簡支轉連續小箱梁橋的有限元模型，對支座更換進行仿真分析，并對比3種頂升更換支座的方案合理性和經濟性，得出多跨同步頂升方案優于單墩頂升和全聯頂升的方案，為同類橋梁支座更換提供參考。

多跨先簡支后連續；多跨同步頂升；有限元分析

簡支轉連續梁橋以其結構受力性能好、施工方便、行車平順舒適性好等特點，使該橋型得到了廣泛的應用。簡支轉連續梁橋從結構體系來看，可以分為橋面連續類型、橋面板連續類型、普通鋼筋結構連續類型、預應力使結構連續類型、鋼或混凝土梁簡支橋面板連續的組合梁類型5種類型。目前在全國范圍內，絕大部分各種跨徑的簡支轉連續梁橋大都使用橡膠支座，而運營期間橡膠支座的病害相當普遍，病害類型、形成原因多種多樣。同時，《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）［1］中明確,指出：“橋梁支座的設計使用年限為15年。”因此，橋梁運營過程中，支座的更換是不可避免的。常見的橡膠支座典型病害為支座老化、變形、開裂（見圖1、2）。

1 工程概況

本文以先簡支后連續預應力混凝土小箱梁橋為例，跨徑組合為7m×20m，橫橋向3片小箱梁，主梁采用C50混凝土。橋面總寬10m，凈寬9m。橋梁橫斷面如圖3所示。

圖1 板式橡膠支座老化、變形

圖2 板式橡膠支座開裂

圖3 橫斷面圖（mm）

圖4 方案1主梁縱向彎矩圖（自重+預應力+活載）（kN·m）

圖5 方案2主梁縱向彎矩圖（自重+預應力+活載+單墩頂升）（kN·m）

圖6 方案3主梁縱向彎矩圖（自重+預應力+活載+多墩頂升）（kN·m）

圖7 單墩頂升時箱梁頂板應力增量（MPa）

圖8 多墩頂升時箱梁頂板應力增量（MPa）

2 頂升方案

預應力混凝土連續類型橋梁中，連續結構中頂升施工產生次內力，對結構產生不利影響。已有研究［2-4］中對于4m×20m跨徑的先簡支后連續橋梁進行了分析，得出結論：連續結構中頂升當前墩對臨跨影響較大，對隔跨影響較小。本文針對7m×20m跨徑的先簡支后連續橋梁制定的3種頂升方案。

當3號墩處支座需要更換時，假定頂升位移量為10mm，3種不同的頂升方案如下：方案1，同步頂升整聯橋梁［5］，更換支座，即同步頂升7跨，各墩的頂升量均為10mm；方案2，單墩頂升更換支座，即只頂升3號墩，頂升量為10mm；方案3，同時頂升2、3、4號墩，2、4號墩的頂升位移量5mm，3號墩的頂升位移量10mm。

3 仿真分析

采用有限元軟件MIDAS/Civil對該橋支座更換進行分析，建模方法采用梁格法。支座更換采用支座沉降進行模擬。本次研究考慮的荷載為自重、活載（不考慮沖擊）、預應力及支座沉降。3種不同的頂升方案的主梁縱向彎矩情況分別見圖4～6，單墩、多墩頂升時箱梁頂板應力增量見圖7、8和表1。

從圖4～6可以看出，單墩頂升時，3#墩處主梁彎矩值減小，2#、4#墩處主梁彎矩值增大，1#、5#墩處主梁彎矩值基本不變。說明單墩頂升對相鄰橋跨主梁內力影響較大，對其余橋跨影響較小。該規律與已有研究［2-4］中的結

論基本一致。多墩頂升時，3#墩處主梁彎矩值減小，2#、4#墩處主梁彎矩值基本不變，1#、5#墩處主梁彎矩值增大。說明多跨頂升時，內力變化的橋跨增多，而相鄰橋跨的墩頂處內力減小。

表1單墩、多墩頂升時箱梁頂板應力增量

從表1和圖7、8中可以看出，全聯頂升時主梁受力狀態最好，但是造價最貴。多墩頂升時主梁墩頂處應力分布較均勻，且3#墩處主梁的應力增量是單墩頂升時應力增量的0.36倍；2#墩、4#墩處主梁應力增量遠小于單墩頂升時的應力增量；1#、5#墩處主梁應力增量絕對值基本相等，但頂板由受拉（單墩）變為受壓（多墩）。

對于一聯三跨的連續結構宜整體頂升更換支座。但是，對于一聯多跨（＞3跨）的橋梁，若采取全聯同步頂升技術難度大，資金消耗大。因此，建議采用多跨頂升方法進行支座更換，即兩側橋墩頂升位移量為中間橋墩頂升量的1/2的方法更換支座，即同時頂升當前橋墩左右兩跨，采取“同時但不同位移量”的頂升方法。這種方法綜合了整體頂升和單墩頂升，對于長聯橋梁支座的更換更有利。

4 結論

①單墩頂升時，對相鄰橋跨主梁影響較大，對其余橋跨影響較小；多墩頂升時，對相鄰橋墩處主梁內力影響較小，但內力變化的橋跨增多。

②多墩頂升時，主梁應力分布較均勻，且3#墩處主梁的應力增量是單墩頂升時應力增量的0.36倍；2#墩、4#墩處主梁應力增量遠小于單墩頂升時的應力增量；1#、5#墩處主梁應力增量絕對值基本相等。

③對于一聯多跨（＞3跨）的橋梁，采用多跨頂升（同步但不同位移量）方法進行支座更換。

［1］JTG D60-2015.公路橋涵設計通用規范［S］.

［2］郭艷芬，楊圣超，張永水，等.簡支轉連續梁橋支座更換新方法的仿真分析［J］.中外公路，2010（3）：133-136.

［3］陳露曄，張仁根，雷波.簡支轉連續梁橋支座更換新技術研究［J］.公路，2011（8）：84-88.

［4］萬飛，張永水，郭艷芬.簡支轉連續梁橋支座更換新技術探討［J］.公路交通與運輸，2009（17）：117-120.

［5］張志安.多跨大型連續梁橋支座更換技術研究［J］.施工技術，2012（23）：29-31.

Jacking-Up Optimization and Analysis for Bridge Bearing of Multiple-Span Simple-Continuous Small Box Beam Bridge

Wu Lei
（Anyang Traffic Basic Construction Quality Inspection and Supervision Station，Anyang Henan 455000）

The replacing bridge bearing of multiple-span simple-continuous small box beam bridge was studied,the simulation analysis of bearing replacement was made by building it’s finite element model,and comparing on ratio?nality and efficiency of the three jacking-up for bridge bearing programme,it was concluded that multiple-jpan jyn?chronous jacking-up was better than single pier jacking-up and the all pier jacking-up,to provide a reference for similar bridge bearing replacement.

multiple-span simple-continuous；multiple-span synchronous jacking-up；finite element analysis

U442

A

1003-5168（2016）10-0114-03

2016-09-18

吳磊（1983-），男，本科，工程師，研究方向：橋梁、交通土建。