多跨先简支后连续小箱梁桥支座顶升优化与分析

吴磊

（安阳市交通基本建设质量检测监督站，河南安阳 455000）

多跨先简支后连续小箱梁桥支座顶升优化与分析

吴磊

（安阳市交通基本建设质量检测监督站，河南安阳 455000）

针对多跨先简支转连续小箱梁桥支座更换进行研究，通过建立多跨简支转连续小箱梁桥的有限元模型，对支座更换进行仿真分析，并对比3种顶升更换支座的方案合理性和经济性，得出多跨同步顶升方案优于单墩顶升和全联顶升的方案，为同类桥梁支座更换提供参考。

多跨先简支后连续；多跨同步顶升；有限元分析

简支转连续梁桥以其结构受力性能好、施工方便、行车平顺舒适性好等特点，使该桥型得到了广泛的应用。简支转连续梁桥从结构体系来看，可以分为桥面连续类型、桥面板连续类型、普通钢筋结构连续类型、预应力使结构连续类型、钢或混凝土梁简支桥面板连续的组合梁类型5种类型。目前在全国范围内，绝大部分各种跨径的简支转连续梁桥大都使用橡胶支座，而运营期间橡胶支座的病害相当普遍，病害类型、形成原因多种多样。同时，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）［1］中明确,指出：“桥梁支座的设计使用年限为15年。”因此，桥梁运营过程中，支座的更换是不可避免的。常见的橡胶支座典型病害为支座老化、变形、开裂（见图1、2）。

1 工程概况

本文以先简支后连续预应力混凝土小箱梁桥为例，跨径组合为7m×20m，横桥向3片小箱梁，主梁采用C50混凝土。桥面总宽10m，净宽9m。桥梁横断面如图3所示。

图1 板式橡胶支座老化、变形

图2 板式橡胶支座开裂

图3 横断面图（mm）

图4 方案1主梁纵向弯矩图（自重+预应力+活载）（kN·m）

图5 方案2主梁纵向弯矩图（自重+预应力+活载+单墩顶升）（kN·m）

图6 方案3主梁纵向弯矩图（自重+预应力+活载+多墩顶升）（kN·m）

图7 单墩顶升时箱梁顶板应力增量（MPa）

图8 多墩顶升时箱梁顶板应力增量（MPa）

2 顶升方案

预应力混凝土连续类型桥梁中，连续结构中顶升施工产生次内力，对结构产生不利影响。已有研究［2-4］中对于4m×20m跨径的先简支后连续桥梁进行了分析，得出结论：连续结构中顶升当前墩对临跨影响较大，对隔跨影响较小。本文针对7m×20m跨径的先简支后连续桥梁制定的3种顶升方案。

当3号墩处支座需要更换时，假定顶升位移量为10mm，3种不同的顶升方案如下：方案1，同步顶升整联桥梁［5］，更换支座，即同步顶升7跨，各墩的顶升量均为10mm；方案2，单墩顶升更换支座，即只顶升3号墩，顶升量为10mm；方案3，同时顶升2、3、4号墩，2、4号墩的顶升位移量5mm，3号墩的顶升位移量10mm。

3 仿真分析

采用有限元软件MIDAS/Civil对该桥支座更换进行分析，建模方法采用梁格法。支座更换采用支座沉降进行模拟。本次研究考虑的荷载为自重、活载（不考虑冲击）、预应力及支座沉降。3种不同的顶升方案的主梁纵向弯矩情况分别见图4～6，单墩、多墩顶升时箱梁顶板应力增量见图7、8和表1。

从图4～6可以看出，单墩顶升时，3#墩处主梁弯矩值减小，2#、4#墩处主梁弯矩值增大，1#、5#墩处主梁弯矩值基本不变。说明单墩顶升对相邻桥跨主梁内力影响较大，对其余桥跨影响较小。该规律与已有研究［2-4］中的结

论基本一致。多墩顶升时，3#墩处主梁弯矩值减小，2#、4#墩处主梁弯矩值基本不变，1#、5#墩处主梁弯矩值增大。说明多跨顶升时，内力变化的桥跨增多，而相邻桥跨的墩顶处内力减小。

表1单墩、多墩顶升时箱梁顶板应力增量

从表1和图7、8中可以看出，全联顶升时主梁受力状态最好，但是造价最贵。多墩顶升时主梁墩顶处应力分布较均匀，且3#墩处主梁的应力增量是单墩顶升时应力增量的0.36倍；2#墩、4#墩处主梁应力增量远小于单墩顶升时的应力增量；1#、5#墩处主梁应力增量绝对值基本相等，但顶板由受拉（单墩）变为受压（多墩）。

对于一联三跨的连续结构宜整体顶升更换支座。但是，对于一联多跨（＞3跨）的桥梁，若采取全联同步顶升技术难度大，资金消耗大。因此，建议采用多跨顶升方法进行支座更换，即两侧桥墩顶升位移量为中间桥墩顶升量的1/2的方法更换支座，即同时顶升当前桥墩左右两跨，采取“同时但不同位移量”的顶升方法。这种方法综合了整体顶升和单墩顶升，对于长联桥梁支座的更换更有利。

4 结论

①单墩顶升时，对相邻桥跨主梁影响较大，对其余桥跨影响较小；多墩顶升时，对相邻桥墩处主梁内力影响较小，但内力变化的桥跨增多。

②多墩顶升时，主梁应力分布较均匀，且3#墩处主梁的应力增量是单墩顶升时应力增量的0.36倍；2#墩、4#墩处主梁应力增量远小于单墩顶升时的应力增量；1#、5#墩处主梁应力增量绝对值基本相等。

③对于一联多跨（＞3跨）的桥梁，采用多跨顶升（同步但不同位移量）方法进行支座更换。

［1］JTG D60-2015.公路桥涵设计通用规范［S］.

［2］郭艳芬，杨圣超，张永水，等.简支转连续梁桥支座更换新方法的仿真分析［J］.中外公路，2010（3）：133-136.

［3］陈露晔，张仁根，雷波.简支转连续梁桥支座更换新技术研究［J］.公路，2011（8）：84-88.

［4］万飞，张永水，郭艳芬.简支转连续梁桥支座更换新技术探讨［J］.公路交通与运输，2009（17）：117-120.

［5］张志安.多跨大型连续梁桥支座更换技术研究［J］.施工技术，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

吴磊（1983-），男，本科，工程师，研究方向：桥梁、交通土建。