基于Midas的城市立交桥匝道梁侧移分析

李东博 仇成竹 雷成硕 关迪元 李翰森

辽宁科技大学 土木工程学院道桥系 辽宁 鞍山 114051

1 问题的提出

当前，伴随城市交通量日趋增大，城市立交桥已经被普遍使用。然而，在很多曲线桥梁中都存在着梁体的侧移问题，侧移会引起桥梁连接部的断开并向外产生一定位移，很多情况下造成交通中断，甚至匝道梁的掉落，造成一定的经济损失。

广州市的中山一路立交桥是一座5层式钢筋混凝土立交桥，连接东风东路、中山一路、广州大道中、黄埔大道西及内环路五条主要道路。立交底层为小型车辆、非机动车及行人专用环形道，直径98米，其中小型车道、非机动车道共宽7米，人行道宽5米，高2.8米；第二层为连通4条道路（内环路除外）的机动车环形车道，直径60米，其中车行道宽18米，匝道宽6米，净高4.5米；第三层为广州大道南北向高架桥，宽16米，长473.9米，净高5米，北端与天河立交相连；第四层为东风东路至黄埔大道西的东西向高架桥，宽16米，长527.9米。2000年建设第五层，为连接内环路至黄埔大道及广州大道的高架匝道。

在2017年8月的某天，当时气温为35℃，匝道桥梁体突然向外产生侧移达30多厘米，匝道梁端部断开，造成交通中断。针对这一现象，笔者对次进行了分析研究，得出了一些结论。

2 数值模型建立

Midas civil是桥梁数值模拟的一款常用软件。根据桥梁实际情况进行了建立了数值模型。

自上而下分别为桥面铺装、主梁、支座、盖梁、墩柱和桩基础[1]，桩基础与土层为固结。匝道桥为一六跨连续箱梁混凝土结构，总节点数为237个，梁单元数量为126个，匝道弯曲半径为254米，总长度为245米。建模的过程为：①节点；②单元；③截面；④边界；⑤截面钢筋。

3 实验加载和数据分析

施加在模型上的荷载有：①自重；②二期恒载；③车道荷载；④支座反力；⑤梁端反力。这其中包括了“结构”“特性值”“边界条件”“静力荷载”“移动荷载分析”。特性值包括材料，截面，截面钢筋；边界条件包括支撑和弹性连接；静力荷载包括自重，节点荷载，车道荷载等；移动荷载分析包括移动荷载规范和车辆[2]。

3.1 节点荷载

节点荷载的施加是通过在节点上施加荷载的方式来添加，荷载施加在与支座接触的梁单元节点之上，A6——A11上荷载分别为（-526，-1540）（-110,0）（-107,0）（-107,0）（-110,0）（-53,0）（-526，-1529）。

3.2 截面钢筋

箱梁截面的截面钢筋布置是通过计算得来，通过配筋率来计算截面所需要的钢筋直径和数量。截面的上部钢筋直径为20mm，数量为22根，间距为0.15m。截面的下部钢筋直径也为20mm，数量为12根，间距为0.15m。

3.3 查看结果

荷载施加之后，进行求解设置，对移动荷载工况等进行设置，运行求解。查看求解后的结果数据，可以查看反力，位移，内力，应力等，这里我们的研究方向是位移，匝道主梁相对支座的位移进行查看得到表1，通过数据对比可见，所建立模型位移与实际桥梁吻合较好，其得到的结果可以继续应用和分析。

表1 梁在支座处位移值

4 针对侧移处理

在本例中，匝道桥由于位移导致支座功能失效，需要进行维护。针对实际情况给出合理化建议如下：

（1）活动支座位移超限。出现这种情况，首先检查支座有无失效变形，制作的倾斜度是否在允许范围之内，用千斤顶顶起桥梁，将制作的锚栓拆除，重新固定支座，将支座固定在合适的位置[3]。

（2）支座角。一般都是用楔形铁垫板进行调整，将楔形垫板插入瘸腿的地方，进行调整是支座平整，不会出现一条腿落空的现象，这样加固支座的稳定性，保证支座的正常使用，防止梁体变形。

（3）支座翻浆冒泥。需要将墩台上面部分的混凝土铲去重新浇筑，并用树脂进行封闭防水，如果经常积水可以将墩台台面设计成六棱锥体，雨水可以分散、避免积水现象再次发生[4]。

（4）支座因位置不正而滑行。先用千斤顶将梁体顶起，适当的矫正、修理或者重新安装支座。

5 结束语

本文采用Midas软件对匝道桥进行了受力分析，完成了以下主要内容。

（1）建立了曲线桥梁的模型并施加适当的荷载，模拟桥梁实际情况的受力荷载情况，分析了桥梁的支座径向和切向位移，得出了准确的数据，同时还得到了每摄氏度支座两端的转角数值，有效地得到了桥梁支座受温度影响的位移变化规律。

（2）针对匝道梁侧移给出设计建议。①曲线桥梁应该充分考虑温度所产生的位移情况，尤其是南方地区，气温较高，容易产生较大位移，避免造成交通中断。②严格控制车辆荷载情况，严禁超重车辆行驶至桥上。③严禁行驶在匝道上的汽车超速，因为一旦汽车超过最大行驶速度，那么就会产生巨大的离心力，进而产生冲击位移，也会使桥梁发生侧移。