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臺灣大跨度橋梁施工中橡膠支座疲勞性能

　　大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是橋梁設(shè)計者提倡和推薦的橋型之一，但其在施工中或成橋后運營階段也可能會出現(xiàn)一些問題，如虎門大橋在施工過程中將主梁拉裂，黃石長江大橋在運營階段出現(xiàn)主梁下?lián)线^大等問題，為了確保橋梁能夠安全施工和健康運營，大跨度連續(xù)剛構(gòu)梁橋的施工監(jiān)控就顯得尤為重要。施工監(jiān)控的主要目標就是使得橋梁在施工階段及使用階段的內(nèi)力及線性滿足設(shè)計要求，同時，進一步的保證橋梁的施工質(zhì)量和安全。本文結(jié)合廣梧高速公路封開西江特大預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，利用大型橋梁專業(yè)有限元軟件對該橋進行仿真模擬分析，通過模擬施工階段對其內(nèi)力及應(yīng)力進行分析研究，從而實施橋梁的施工監(jiān)控控制，主要內(nèi)容和結(jié)果如下：

1、對連續(xù)剛構(gòu)橋的產(chǎn)生及其結(jié)構(gòu)特點進行分析，并總結(jié)了國內(nèi)外橋梁施工監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，指出了大跨橋梁實施施工控制的重要性及其必要性。

2、運用大型橋梁專業(yè)有限元軟件MIDAS/Civil2010對封開西江特大橋的施工過程進行仿真模擬分析，通過對邊界條件、自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力荷載、彈性模量、臨時施工荷載等參數(shù)進行模擬識別修正，以指導(dǎo)橋梁順利施工。

3、對于主梁線性控制，本文運用灰色系統(tǒng)理論，根據(jù)理論值與實測監(jiān)控數(shù)據(jù)對比結(jié)果，進行誤差分析，通過給出各個施工階段對應(yīng)梁段立模標高，最終使主梁順利合攏，達到設(shè)計標高。同時，在主梁各跨合攏前，提出主梁合攏控制注意事項。

4、對于主梁應(yīng)力控制，通過在主梁主要截面布置應(yīng)力及溫度控制點，實測各個施工工況的相應(yīng)數(shù)據(jù)，計算收縮徐變及溫度產(chǎn)生的應(yīng)力，并將其從實測值中分離，從而求出實際荷載引起的主梁應(yīng)力，通過調(diào)整使其滿足相關(guān)要求。

　　橋梁橡膠支座是橋梁結(jié)構(gòu)的組成部分,連接橋梁上下結(jié)構(gòu),并將上部結(jié)構(gòu)的反力和變形可靠地傳遞給下部結(jié)構(gòu)。隨著橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,大跨度橋梁不斷涌現(xiàn),對橋梁支座的承載能力、位移和轉(zhuǎn)角能力的要求不斷提高,需要開發(fā)和研究與之相適應(yīng)的新型橋梁支座。球型支座具有承載能力大,轉(zhuǎn)動靈活,不存在橡膠老化問題,使用壽命長等特點,能夠適應(yīng)曲線橋、寬橋以及坡道上橋梁支座的需要。本論文主要針對球型支座進行了以下幾個方面的研究。

1、運用有限元軟件ANSYS對球型支座結(jié)構(gòu)進行全面的非線性接觸有限元分析,根據(jù)球型支座實際工作情況,模擬了支座在垂直載荷和壓轉(zhuǎn)載荷作用下的受載情況;研究了球型支座各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù),如四氟板面積、混凝土墩臺與鑄鋼結(jié)構(gòu)之間摩擦系數(shù)以及混凝土剛度等對支座性能的影響,并找出了其中變化規(guī)律,為球型支座的設(shè)計和生產(chǎn)制造提供了一定的參考依據(jù)。

2、以球型支座為對象,利用Visual Basic編程語言結(jié)合ANSYS中APDL語言開發(fā)出橋梁支座參數(shù)化有限元分析系統(tǒng),用于對球型支座進行快速的參數(shù)化模擬分析,該系統(tǒng)界面友好,便于分析不同類型橋梁支座結(jié)構(gòu),縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

3、利用疲勞分析軟件FEMFAT對球型支座進行疲勞性能研究,考慮多種支座疲勞性能影響因素,計算和分析球型支座在交變載荷作用下,支座各部分結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)和疲勞壽命等。本文的研究內(nèi)容和成果,對球型支座產(chǎn)品的設(shè)計改進和系列化生產(chǎn)有一定的實用價值,同時也為以后對同類或者其他類型支座的研究提供一定的參考