橋梁轉(zhuǎn)體施工過程中球鉸應(yīng)力分析

袁嘉俊

摘 要：在跨越河流和峽谷等地橋梁施工中，需要利用橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，在橋梁轉(zhuǎn)體施工中，轉(zhuǎn)動球鉸屬于關(guān)鍵設(shè)備，保障球鉸應(yīng)力的合理性，可以提升橋梁轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量。本文分析了橋梁轉(zhuǎn)體施工中球鉸應(yīng)力，結(jié)合工程實際情況監(jiān)測橋梁轉(zhuǎn)體施工中球鉸應(yīng)力，為橋梁主體施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁;轉(zhuǎn)體施工;球鉸應(yīng)力

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A

橋梁轉(zhuǎn)體施工屬于一項新型橋梁施工技術(shù)，在實際施工中，施工單位需要在合適的位置澆筑橋梁，利用轉(zhuǎn)動方法在預定位置準確的放置梁體結(jié)構(gòu)。在橋梁轉(zhuǎn)體施工中，轉(zhuǎn)動球鉸發(fā)揮著重要的作用。通常是在工廠加工制作轉(zhuǎn)動球鉸，通過調(diào)試球鉸接觸情況，可以滿足施工精度要求，提高橋梁轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量。在橋梁轉(zhuǎn)體施工中，需要保障球鉸應(yīng)力狀態(tài)，球鉸應(yīng)力狀態(tài)計算結(jié)果關(guān)系到后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時可以保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。我國對于球鉸應(yīng)力的研究比較少，需要根據(jù)平面簡化處理豎向作用下的球鉸受力，雖然可以滿足橋梁工程要求，但是存在較大的誤差。分析了橋梁轉(zhuǎn)體施工中球鉸應(yīng)力，為橋梁轉(zhuǎn)體施工提供技術(shù)保障。

1 概述橋梁轉(zhuǎn)體施工系統(tǒng)

針對橋梁工程連續(xù)梁，梁體中利用單箱和直腹板以及預應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，在箱梁梁高變化地段，梁底曲線利用二次拋物線，在梁下部結(jié)構(gòu)中設(shè)置圓端形橋墩，在基礎(chǔ)部位設(shè)置鉆孔樁?？刂葡淞汉蜖I業(yè)線路夾角在55°以內(nèi)，在營業(yè)線路設(shè)置掛籃澆筑懸罐段，保障最大懸臂狀態(tài)[1]。

在橋梁轉(zhuǎn)體施工中，需要將橋梁整體劃分為兩個半整體，在偏移橋梁設(shè)計軸線角度施工，完成施工之后，利用轉(zhuǎn)動系統(tǒng)在橋梁設(shè)計軸線位置設(shè)置主動系統(tǒng)。橋梁轉(zhuǎn)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤接觸球面中利用四氟乙烯滑片，完成梁體施工之后，利用砂箱向球鉸轉(zhuǎn)移梁體重量，通過承重和配重工作之后，利用牽引反力座的專題千斤頂完成張拉牽引工作，在受力作用的影響下，通過繞軸的作用，在下承臺上轉(zhuǎn)動上轉(zhuǎn)盤，因此轉(zhuǎn)動整體轉(zhuǎn)體系統(tǒng)。

針對承重系統(tǒng)，承重系統(tǒng)主要包括上下轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)動球鉸，上轉(zhuǎn)盤可以支承整體轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，連接下轉(zhuǎn)盤和樁基礎(chǔ)，通過上轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動下轉(zhuǎn)盤，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)體工作目標。針對頂推牽引系統(tǒng)，主要包括牽引設(shè)備誒和牽引反力支座以及助推反力支座。針對平衡系統(tǒng)，主要包括鋼管混凝土圓形撐腳和大噸位千斤頂以及備用水箱[2]。

2 有限元模擬分析

有限元模型：利用有限元軟件ANSYS軟件模擬計算分析轉(zhuǎn)動球鉸應(yīng)力，利用soild95模擬混凝土，利用contal74和targel70模擬上球鉸和下球鉸的接觸面。利用實體單元分析轉(zhuǎn)動球鉸節(jié)點，劃分實體單元網(wǎng)格，可以準確的模擬球鉸接觸情況，需要劃分轉(zhuǎn)盤為六面體單元，通過加密網(wǎng)格劃分接觸部分。在下球鉸利用targel170單元，在上球鉸利用contal174單元，在兩個單元中設(shè)置面面接觸，因此模擬上下球鉸的接觸。為了有效收斂接觸模擬分析，在接觸部分，鋼板和上部混凝土利用六面體單元，其余的混凝土利用四面體單元，劃分為自由網(wǎng)格。中間接觸部位是直接受力構(gòu)件，同時可以集中受力，可以需要更加細密的劃分網(wǎng)格，可以稀疏的設(shè)置外圍混凝土網(wǎng)格，因此提高計算的精度，節(jié)省計算時間。為了模擬球鉸的接觸作用，需要設(shè)置精確性的單元參數(shù)，可以自動調(diào)整接觸面的偏差值，將初始滲透和初始縫隙因此消除。在實際計算階段，可以利用ANSYS有效預測接觸行為，因此保障荷載增量的合理性，有效更新接觸剛度。

在不同工況中，球鉸部位豎向應(yīng)力的差異性比較小，此外群樁的豎向應(yīng)力分布情況也具有相似性。施加預應(yīng)力之后，利用預應(yīng)力鋼束，可以使上轉(zhuǎn)盤剛度因此提高，減少豎向應(yīng)力的峰值，可以均勻的向下傳遞上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，因此在設(shè)計過程中，可以在上轉(zhuǎn)盤合理的配置預應(yīng)力鋼束，因此科學的分配球鉸上轉(zhuǎn)盤的應(yīng)力。逐步增加球鉸偏心距，可以明顯增加球鉸的最大豎向應(yīng)力，在球鉸斷面上應(yīng)力呈現(xiàn)出一側(cè)大一側(cè)小的情況，因此球鉸偏心會影響到球鉸受力情況，導致球鉸具有較大的局部預受力，影響到分布情況的均勻性。

3 監(jiān)測橋梁轉(zhuǎn)體施工中球鉸應(yīng)力

在橋梁轉(zhuǎn)體施工中，球鉸發(fā)揮著重要的作用，受力情況非常復雜，為了保障施工受力合理性，順利落實橋梁轉(zhuǎn)體施工，技術(shù)人員需要實時監(jiān)測橋梁轉(zhuǎn)體施工中球鉸應(yīng)力，提升整體施工結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。有效控制球鉸應(yīng)力，可以保障橋梁受力狀態(tài)，因此滿足設(shè)計要求。實時監(jiān)測計算點處的豎向應(yīng)力，可以對比分析監(jiān)測結(jié)果和計算模擬值，保障某一時刻應(yīng)力值的一致性。

3.1 球鉸應(yīng)力影響因素

混凝土收縮徐變和溫度等都會影響到球鉸應(yīng)力。針對混凝土收縮徐變，會增加應(yīng)力計的非受力應(yīng)變，導致測試結(jié)果不符合理論結(jié)果，為了獲取真實的應(yīng)力值，需要在總應(yīng)變中分離出混凝土受力，扣除收縮徐變的影響。針對溫度影響，混凝土溫度變化和大氣溫度變化之間具有密切的聯(lián)系，在大氣溫度的影響下，會隨之改變傳感器鋼弦的應(yīng)變值和自振頻率。為了降低溫度的影響，技術(shù)人員需要在早晨太陽輻射較小的階段讀取數(shù)據(jù)[4]。

3.2 測點布設(shè)

在下轉(zhuǎn)盤針對性的計算點布置應(yīng)力監(jiān)測點，因此檢測橋梁轉(zhuǎn)體施工中監(jiān)測點應(yīng)力變化，確定應(yīng)力分布情況，同時可以比較模擬計算值，根據(jù)球鉸應(yīng)力分布情況，合理推算兩端懸臂的重量，有效調(diào)整和控制轉(zhuǎn)體體系旋轉(zhuǎn)前后的兩端平衡性。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)有限元模型分析橋梁轉(zhuǎn)體施工中球鉸應(yīng)力情況，進一步保障橋梁轉(zhuǎn)體施工的安全性，提升整體工程質(zhì)量。

參考文獻：

[1]黃仕平，唐勇，袁兆勛，等.橋梁轉(zhuǎn)體施工接觸面應(yīng)力分析及優(yōu)化方法[J/OL].哈爾濱工程大學學報：1-10[2020-12-27].

[2]李俞凜，崔鳳坤，苗雷，等.基于新式撐腳的寬幅超重橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝及力學性能研究[J].公路，2020，65（11）：220-223.

[3]許照春.轉(zhuǎn)體施工橋梁RPC球鉸關(guān)鍵技術(shù)及受力特征研究[J].甘肅科技縱橫，2020，49（10）：44-47.

[4]吳晟.轉(zhuǎn)體施工T構(gòu)橋梁大懸臂安全狀態(tài)分析探究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2020，16（08）：153-159.