摘要
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转体后顶升是转体施工桥梁中实现受力路径重构、线形调位的关键施工工序,对于超宽双层组合梁体系尤为重要。本文以一座 2×85m 两跨连续钢桁 - 混凝土组合梁桥为工程依托,通过理论推导、有限元仿真与现场监测相结合的手段,研究转体后顶升全过程结构力学行为。
基于结构力学力法,本文推导得到竖向同步顶升力与顶升位移间的线性关系;同时考虑竖向弯曲、扭转与横向多支座支承耦合效应,建立横向不同步顶升工况下支座反力重分布解析计算公式。采用 MIDAS Civil NX 2024 V1.1 软件建立全桥空间有限元模型,分析不同顶升工况下支座反力重分布规律与混凝土横梁应力响应特征。
研究结果表明:对于该桥,同步顶升过程中顶升力 - 位移曲线具备高度线性特征;B 轴中支座对顶升位移的敏感度高于两侧边支座,其拟合刚度约为边支座平均刚度的 2.19 倍。偏心顶升会造成顶升点位支座反力集中、相邻支座反力减小,且支座反力变化量随顶升位移近似线性增长。当横向顶升高差达到 20mm 时,混凝土横梁下翼缘产生 0.3MPa 拉应力;因此针对本桥提出横向顶升行程差限值 20mm。实际施工中将顶升行程控制精度稳定在 ±0.5mm,横向高差控制在 1mm 以内。
现场监测结果验证了本文提出的解析方法与数值模拟方法的可靠性:实测顶升力与有限元计算、理论解析结果的皮尔逊相关系数分别为 0.9987、0.9988,平均相对误差依次为 3.84%、4.23%;应力实测值与计算值相关性优异,皮尔逊相关系数 0.9980,整体平均相对误差 12.77%,跨中关键监测点位相对误差仅 0.65%。成桥后整体线形偏差控制在 ±3cm 以内。
整体平均验证系数为 0.968,95% 置信吻合区间为 [0.888, 1.048]。研究构建的力学分析体系与力 - 位移协同控制策略,可为同跨径布置、同横向支座布置形式的超宽双层组合梁桥精细化施工控制提供参考依据。
关键词:钢绗架混凝土组合梁、转体施工、体系转换、支座顶升、力学分析、有限元模拟
作者:Xiaogang Sun 、Guangjin Zhou 、 Shaojie Zheng 、 Chuyin Wei 、 Gao Cheng