深度流塑層大型預(yù)制T梁過橋及架設(shè)數(shù)值模擬應(yīng)用研究

楊小春

中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司 浙江 湖州 313000

1 工程概況

溫嶺澤國—玉環(huán)大麥嶼疏港公路工程預(yù)制安裝長30、35、50 m的T梁共計(jì)2 905片，T梁預(yù)制場設(shè)置在漩城路東側(cè)，銀湖大道與76省道復(fù)線之間的空地上，距施工現(xiàn)場4.2 km。根據(jù)T梁運(yùn)輸路線，T梁運(yùn)輸途中依次經(jīng)過四號河橋、龍王塘橋、紅沙塘橋及分水山大橋。

由于存在長50 m的T梁，施工中若滿足長50 m的T梁的正常運(yùn)輸及架設(shè)要求，則其余長30、35 m的T梁均可正常施工。為了保證大型預(yù)制T梁運(yùn)輸過橋的施工安全性，通過對長50 m的T梁運(yùn)輸過橋及架設(shè)采取有限元數(shù)值模擬分析和受力計(jì)算相結(jié)合的方法[1]，對大型預(yù)制T梁穿越已有橋梁進(jìn)行整體受力分析。

2 運(yùn)輸線路

重車至工地：T梁預(yù)制廠→漩城路→經(jīng)76省道開口穿過南半幅路至北半幅路→四號河橋→紅沙塘橋→分水山大橋→漩門灣特大橋235#臺后。

空車返回：漩門灣特大橋235#臺后→經(jīng)76省道穿過北半幅路至南半幅路→分水山大橋→紅沙塘橋→龍王塘橋→四號河橋→漩城路→T梁預(yù)制廠（圖1）。

圖1 228國道（玉環(huán)段）運(yùn)梁線路示意

3 T梁運(yùn)輸過橋受力分析

3.1 荷載技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

長50 m的T梁梁片總質(zhì)量為16.9 t，根據(jù)施工方測定的數(shù)據(jù)，車頭9.5 t，掛車10 t，炮車11 t，此次計(jì)算的工況在運(yùn)輸及安裝等施工階段，結(jié)合相關(guān)規(guī)范，計(jì)算后的荷載如圖2所示。

圖2 長50 m的T梁加運(yùn)梁炮車荷載示意

3.2 3×30 m的T梁橋過車受力計(jì)算

為分析運(yùn)梁車過該橋時的受力，采用有限元軟件建立3×30 m的T梁橋空間梁單元檢算模型（圖3）。

圖3 3×30 m的T梁橋有限元模型

在短暫狀況構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算中，預(yù)應(yīng)力和構(gòu)件自重施工荷載作用下的截面邊緣混凝土的法向應(yīng)力如下：

壓應(yīng)力：

由于此橋的混凝土等級為C50，故fc'k=32.40 MPa，ft'k=2.65 MPa。

圖4為長50 m的T梁運(yùn)梁炮車過3×30 m的T梁橋時，混凝土上翼緣最大法向應(yīng)力圖，其中最大壓應(yīng)力為6.68 MPa＜32.40 MPa，最大拉應(yīng)力為0.65 MPa≤1.15×2.65≈3.05 MPa，滿足規(guī)范要求。

圖4 3×30 m的T梁橋上翼緣最大法向應(yīng)力圖

圖5為長50 m的T梁運(yùn)梁炮車過3×30 m的T梁橋時，混凝土下翼緣最大法向應(yīng)力圖，其中最大壓應(yīng)力為11.69 MPa＜32.40 MPa，最大拉應(yīng)力為2.67 MPa≤1.15×2.65≈3.05 MPa，滿足規(guī)范要求。

圖5 3×30 m的T梁橋下翼緣最大法向應(yīng)力圖

3.3 3×35 m的T梁橋過車受力計(jì)算

為了分析運(yùn)梁車過該橋時的受力，建立3×35 m的T梁橋空間模型，圖6為其有限元模型。

圖6 3×35 m的T梁橋有限元模型

圖7為長50 m的T梁運(yùn)梁炮車過3×35 m的T梁橋時，混凝土上翼緣最大法向應(yīng)力圖，其中最大壓應(yīng)力為4.04 MPa＜32.40 MPa，最大拉應(yīng)力為2.65 MPa≤1.15×2.65≈3.05 MPa，滿足規(guī)范要求。

產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢必會帶來就業(yè)機(jī)會，也就會吸引更多的年輕人留在村落。創(chuàng)造就業(yè)崗位，創(chuàng)造為年輕一代新農(nóng)村人接納的就業(yè)崗位也是傳統(tǒng)村落活化更新關(guān)注的焦點(diǎn)。

圖7 3×35 m的T梁橋上翼緣最大法向應(yīng)力圖

圖8為長50 m的T梁運(yùn)梁炮車過3×30 m的T梁橋時，混凝土下翼緣最大法向應(yīng)力圖，其中最大壓應(yīng)力為9.74 MPa＜32.40 MPa，最大拉應(yīng)力為1.94 MPa≤1.15×2.65≈3.05 MPa，滿足規(guī)范要求。

圖8 3×35 m的T梁橋下翼緣最大法向應(yīng)力圖

4 長50 m的T梁架梁檢算

4.1 支架布置

架橋機(jī)前支點(diǎn)作用于前橫梁上，前橫梁下方布置1.4 m×0.4 m×0.5 m方木，方木下方布置3片橫向貝雷梁，貝雷梁縱向間距為（45＋60） cm，貝雷梁下方再布置一層方木。

具體布置情況如圖9所示。

圖9 支架布置示意

4.2 計(jì)算荷載

前支點(diǎn)受到的集中力大小為：F＝G1/4＋G2/4＝113.5 t，考慮安全系數(shù)后荷載取1.2F＝136.2 t。

4.3 貝雷梁承載力檢算

根據(jù)上文所求荷載，將其施加于橫梁上，定義為移動荷載，建立其相應(yīng)的模型，如圖10所示。

圖10 整體模型

其中，貝雷梁應(yīng)力情況如圖11所示。

圖11 彎曲應(yīng)力圖

貝雷梁局部最大剪切應(yīng)力為192.6 MPa，小于貝雷梁容許剪切應(yīng)力206 MPa。

綜上，貝雷梁承載力滿足要求。

4.4 方木強(qiáng)度、剛度檢算

對于方木的剛度，只對貝雷梁上方的方木進(jìn)行檢算。由圖12可以看出，方木最大豎向位移為0.628 mm＜600/400＝1.5 mm，故方木剛度滿足要求。

圖12 方木位移圖

對于方木的強(qiáng)度，需要進(jìn)行上層及下層方木的檢算，如圖13、圖14所示。

圖13 方木彎曲應(yīng)力圖

圖14 方木剪切應(yīng)力圖

綜上可知，方木彎曲應(yīng)力最大值為6.82 MPa，小于容許值12 MPa；剪切應(yīng)力最大值為0.036 MPa，小于容許值1.8 MPa，均滿足要求。

5 結(jié)語

本文通過將長50 m的T梁過橋及架設(shè)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)與規(guī)范設(shè)計(jì)安全值進(jìn)行對比，分析如下：

1）當(dāng)長50 m的T梁運(yùn)梁炮車運(yùn)梁通過已架設(shè)的3×30 m、3×35 m的T梁時，梁體產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為2.67 MPa，滿足規(guī)范要求。

2）對于架梁施工方案，結(jié)合數(shù)值模擬分析，方木強(qiáng)度、剛度，貝雷梁剛度、強(qiáng)度，架梁下部結(jié)構(gòu)承載力和裂縫檢算，均滿足要求。