研究目的:有關(guān)鋼桁梁頂推施工的研究大多局限于桿系有限元的靜力學(xué)分析,然而鋼梁頂推是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,橋墩-鋼梁-滑塊-滑道梁相互作用成為三維空間體系,力學(xué)機(jī)制復(fù)雜,目前對(duì)頂推動(dòng)態(tài)過(guò)程的計(jì)算分析較為少見。鑒于此,本文采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)監(jiān)控相結(jié)合的手段,對(duì)三門峽黃河公鐵兩用橋鋼梁頂推過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,以便明確各細(xì)部結(jié)構(gòu)的受力狀況,為主體結(jié)構(gòu)的安全施工提供技術(shù)保障。研究結(jié)論:（1）頂推過(guò)程中墩身承受交替變化的拉/壓應(yīng)力,初始階段的拉應(yīng)力和變形較大,隨著向托梁中部頂推,橋墩拉應(yīng)力和變形減小,易開裂區(qū)向弧形帽梁底部擴(kuò)展;（2）滑道梁的應(yīng)力和變形隨著滑塊接近托梁中部逐漸減小且分布趨于均勻,最大應(yīng)力出現(xiàn)在腹板與加勁肋連接位置;（3）滑塊在頂推初始階段出現(xiàn)類似"爬坡"的現(xiàn)象,與滑道梁接觸面的受力、變形不均勻,且存在靜-動(dòng)摩擦系數(shù)的轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致橋墩在頂推開始時(shí)刻承受一定水平力;（4）本文研究可用于指導(dǎo)高墩多跨連續(xù)鋼桁梁的頂推施工。 

【文章來(lái)源】：鐵道工程學(xué)報(bào). 2020,37(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

主橋橋跨布置圖

根據(jù)主橋和頂推裝置的設(shè)計(jì)圖紙，建立橋墩-滑塊-滑道梁的實(shí)體有限元模型。主墩為門型空心墩，采用C40混凝土，墩帽橫橋向?qū)?3.6 m，順橋向?qū)?.6 m。本文選擇鋼梁首次過(guò)邊孔的10號(hào)墩為建模對(duì)象，墩高61 m，底部實(shí)體段高2.0 m�；懒汉突瑝K為全焊接結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345鋼，采用4節(jié)點(diǎn)減縮積分殼單元S4R建模。主墩采用實(shí)體單元模擬，單元類型為線性四面體單元C3D4。橋墩-滑道梁-滑塊按照對(duì)應(yīng)的位置關(guān)系組合為裝配體，整體網(wǎng)格模型如圖3所示。模型各部件之間定義合適的接觸關(guān)系，鋼滑道梁置于主墩混凝土托梁表面，與預(yù)埋錨板焊接，兩接觸面相當(dāng)于固結(jié)，設(shè)置為tie連接方式。滑塊和滑道梁之間存在法向傳力和切向摩擦作用，但需要指出的是，三門峽黃河橋鋼桁梁采用拖拉式頂推，水平推力與滑動(dòng)摩擦力在頂推裝置內(nèi)部互相平衡，主墩不受水平力作用。因此，計(jì)算模型忽略滑塊和滑道梁之間的摩擦力，切向定義為無(wú)摩擦(Frictionless)，法向定義為“硬”接觸(Hard Contact)模式。根據(jù)全橋桿系有限元計(jì)算結(jié)果確定鋼梁中桁最大支反力為1 720 t，邊桁最大支反力為1 150 t。以面荷載的形式施加于滑塊表面以模擬對(duì)鋼桁梁的支撐作用。橋墩底面設(shè)置為固結(jié)約束，滑塊施加縱向速度，釋放豎向位移及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。計(jì)算模型邊界及荷載施加情況如圖4所示。圖4 模型荷載及邊界施加

圖3 計(jì)算模型整體網(wǎng)格為便于分析，規(guī)定頂推坐標(biāo)系如圖5所示。坐標(biāo)原點(diǎn)位于滑道梁中點(diǎn)，順橋向?yàn)閄軸，豎橋向?yàn)閅軸，滑塊位于距離混凝土托梁中線6 m處(X=6 m)，每小時(shí)滑移約6 m，在2 h內(nèi)滑移至托梁另一側(cè)，即X=-6 m處。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2971340