大吨位预制箱梁小半径曲线段运架试验与分析

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以往对大吨位箱梁运架研究主要在线路直线段或大半径曲线段,运架曲线半径基本都在2000m以上,且主要集中于运架技术、施工工艺和运架设备等领域,而在公路小半径曲线段的大吨位箱梁运架过程中承压箱梁受力情况研究较少。本文依托杭甬高速复线工程背景,采用现场试验测试和ABAQUS有限元模拟计算的方法,对50m/1650t大吨位预制箱梁小半径曲线段的运架做如下研究:(1)分析得出了本项目的关键技术为:运梁车和架桥机都需要分别适应R1800m小曲线段和桥面4%的横坡。通过对运架工况初步受力分析,得出梁上运梁的不利工况为:前车中心驶至承压箱梁跨中、前车前轮即将驶出和后车中心驶至承压箱梁跨中;简支架设的不利工况为:运梁车一次喂梁到位、前后起重小车运行至吊梁位、前后起重小车同步吊箱至高位、待架箱梁纵移到中支腿中间和待架箱梁横移到位。(2)根据运架的试验测试和ABAQUS有限元模型计算可知,一般而言,无论是梁上运梁,还是简支架设,中跨承压箱梁纵向应力比边跨承压箱梁略大。梁上运梁纵、横向受力最不利工况都为:前车或后车中心驶至承压箱梁跨中,简支架设纵、横向受力最不利工况分别为:运梁车一次喂梁到位、待架箱梁横移到位。经过实测值和理论值的对比,验证了有限元模型的有效性。通过分别对运架的整体受力分析,得出其在最不利工况下的强度和变形都满足要求。(3)模拟计算了运架过程中边跨承压箱梁非连续端采用不同支座支撑对横隔板受力的影响,结果表明:边跨承压箱梁非连续端不应采用仅临时支座支撑的方式,而可以采用仅永久支座支撑,临时支座和永久支座共同支撑这两种支撑方式。(4)模拟计算了运架过程中边跨承压箱梁非连续端不均匀变形对横隔板受力的影响,结果表明:箱梁结构对不均匀变形较为敏感;在梁上运梁时,边跨承压箱梁非连续端高侧和低侧永久支座处箱梁产生的不均匀变形范围分别不宜超过2mm、2.5mm;在简支架设时,边跨承压箱梁非连续端高侧和低侧永久支座处箱梁产生的不均匀变形范围都不应超过2mm;由于较大拉应力主要集中在人孔四个倒角处,故而建议在人孔四个倒角处加强布置45°方向斜向钢筋。(5)模拟计算了运梁车在R1800m小半径曲线段运梁偏载对承压箱梁结构的影响,结果表明:无论是运梁车在中跨承压箱梁上往高侧偏移,还是往低侧偏移,随着偏移距离的增大,各个应力和挠度都在不断增大;从中跨承压箱梁的强度和变形角度而言,运梁车的安全红线范围在往高侧或低侧偏移1400mm以内,运梁车在梁上行驶转弯时,有部分运梁车车轮碾压在翼缘板根部时亦满足要求。
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