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摘要：研究铁路客运专线（48+64+48）m三跨预应力连续梁桥顶升主梁进行桥梁支座更换的施工方案，并采用桥梁博士、BSAS及ANSYS有限元软件进行各个工况下结构应力计算，验证施工方案的可行性。
关键词：客运专线 支座更换 研究
中图分类号：F560.83 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
（48+64+48）m三跨预应力连续梁桥主梁采用变截面变高度直腹板单箱单室箱梁，桥梁跨度经济合理，施工灵活，在铁路客运专线中广泛应用。根据现场施工及运营养护的需要，桥梁主梁需进行竖向顶升进行支座更换。
2.支座更换方案
顶升方案采用12个千斤顶和4个临时支撑，靠着支座垫石内侧布置千斤顶，千斤顶上钢板规格为600×500×30mm。然后靠着千斤顶顺桥向两侧各布置一个临时支撑，共4个，临时支撑上方放置1个规格为600×500×20mm的钢板作为受力作用面。具体布置见图1所示：
图1 千斤顶、临时支撑布置图（单位：cm）
3.结构应力计算
3.1计算模型
利用大型通用有限元软件ANSYS建立桥梁主梁顶升墩处的局部模型，进行空间应力计算，研究顶升时各状态下的应力。根据圣维南原理，从墩处梁底横向中心线左右各取7.5m梁体，坐标系采用直角坐标系，顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，梁高方向为Z轴（见图2）。模型采用SOLID45实体单元。根据结构力学脱离体平衡原理，局部模型两端加固定面约束。把桥梁博士和BSAS有限元软件计算出的粱抬起3cm时的支座反力15000kN，等效为作用在千斤顶上钢板总面积上的面荷载，施加到相应的作用面上。局部模型如下所示。
图2 有限元模型
3.2计算过程及结果分析
3.2.1千斤顶顶升梁
根据规范计算混凝土容许受压应力：
=0.6×2.6×2=3.12
=0.6×0.5×4=1.2
=1.6
=47.0 MPa
面荷載计算：PRES=1.5×107/（0.6×0.5×4）=1.25×107Pa。
分别提取顺桥向应力、横桥向应力、竖向应力、主应力1、3方向应力，计算如表1所示：
千斤顶顶升梁各向应力计算结果表1
由上表可以看出，用千斤顶顶升梁时，顺桥向最大压应力=9.6 MPa，横桥向最大压应力=9.2MPa，竖向最大压应力=12.5MPa，主应力1方向最大压应力=8.9MPa，主应力3方向最大压应力=12.6MPa，均出现在千斤顶上钢板的受力面上且均小于等于规范规定的容许应力47.0MPa。在梁底处，顺桥向最大拉应力=2.3 MPa，横桥向最大拉应力=2.0MPa，竖向最大拉应力=1.3MPa，主应力1方向最大拉应力=2.4MPa，均小于规范规定的=2.65MPa，主应力3方向在底板处无拉应力。
3.3.2临时支撑
根据规范计算混凝土容许受压应力
=0.5x2.6x2=3.12
=0.5x0.5x4=1.2
=1.6
=47.0 MPa
面荷载计算：PRES=1.5×107/（0.6×0.5×4）=1.25×107Pa。
分别提取顺桥向应力、横桥向应力、竖向应力、主应力1、3方向应力，计算如表2所示：
临时支撑各向应力计算结果表2
由上表可以看出，采用临时支撑支撑梁时，顺桥向最大压应力=10.3MPa，横桥向最大压应力=7.9MPa，竖向最大压应力=12.3MPa，主应力1方向最大压应力=7.9MPa，主应力3方向最大压应力=12.3MPa，均出现在临时支撑作用面上且均小于等于规范规定的容许应力47.0MPa.。在梁底处，顺桥上最大拉应力=0.9MPa，横桥向最大拉应力=1.8MPa，竖向最大拉应力=0.8MPa，主应力3方向最大拉应力=0.2 MPa，均小于规范规定的=2.65MPa，主应力1方向不出现拉应力。
4.结语
通过应力计算可知：
⑴用千斤顶顶升梁时，梁底处各方向最大压应力均在规范容许的范围之内，最大拉应力也在规范容许的范围之内，是安全的。
⑵用临时支撑支撑梁时，梁底处各方向最大压应力均在规范容许的范围之内，最大拉应力也在规范容许的范围之内，是安全的。
综上所述，采取本方案是可行的。
参考文献
[1] 范立础.桥梁工程.北京:人民交通出版社,2001
[2] 王新敏.ANSYS工程结构数值分析.北京:人民交通出版社,2007.5
[3] 许留旺.材料力学.成都:西南交大出版社.2005.10
[4] 吴鸿庆.结构有限元分析.北京：中国铁道出版社,2002.8
关键词：客运专线 支座更换 研究
中图分类号：F560.83 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
（48+64+48）m三跨预应力连续梁桥主梁采用变截面变高度直腹板单箱单室箱梁，桥梁跨度经济合理，施工灵活，在铁路客运专线中广泛应用。根据现场施工及运营养护的需要，桥梁主梁需进行竖向顶升进行支座更换。
2.支座更换方案
顶升方案采用12个千斤顶和4个临时支撑，靠着支座垫石内侧布置千斤顶，千斤顶上钢板规格为600×500×30mm。然后靠着千斤顶顺桥向两侧各布置一个临时支撑，共4个，临时支撑上方放置1个规格为600×500×20mm的钢板作为受力作用面。具体布置见图1所示：
图1 千斤顶、临时支撑布置图（单位：cm）
3.结构应力计算
3.1计算模型
利用大型通用有限元软件ANSYS建立桥梁主梁顶升墩处的局部模型，进行空间应力计算，研究顶升时各状态下的应力。根据圣维南原理，从墩处梁底横向中心线左右各取7.5m梁体，坐标系采用直角坐标系，顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，梁高方向为Z轴（见图2）。模型采用SOLID45实体单元。根据结构力学脱离体平衡原理，局部模型两端加固定面约束。把桥梁博士和BSAS有限元软件计算出的粱抬起3cm时的支座反力15000kN，等效为作用在千斤顶上钢板总面积上的面荷载，施加到相应的作用面上。局部模型如下所示。
图2 有限元模型
3.2计算过程及结果分析
3.2.1千斤顶顶升梁
根据规范计算混凝土容许受压应力：
=0.6×2.6×2=3.12
=0.6×0.5×4=1.2
=1.6
=47.0 MPa
面荷載计算：PRES=1.5×107/（0.6×0.5×4）=1.25×107Pa。
分别提取顺桥向应力、横桥向应力、竖向应力、主应力1、3方向应力，计算如表1所示：
千斤顶顶升梁各向应力计算结果表1
由上表可以看出，用千斤顶顶升梁时，顺桥向最大压应力=9.6 MPa，横桥向最大压应力=9.2MPa，竖向最大压应力=12.5MPa，主应力1方向最大压应力=8.9MPa，主应力3方向最大压应力=12.6MPa，均出现在千斤顶上钢板的受力面上且均小于等于规范规定的容许应力47.0MPa。在梁底处，顺桥向最大拉应力=2.3 MPa，横桥向最大拉应力=2.0MPa，竖向最大拉应力=1.3MPa，主应力1方向最大拉应力=2.4MPa，均小于规范规定的=2.65MPa，主应力3方向在底板处无拉应力。
3.3.2临时支撑
根据规范计算混凝土容许受压应力
=0.5x2.6x2=3.12
=0.5x0.5x4=1.2
=1.6
=47.0 MPa
面荷载计算：PRES=1.5×107/（0.6×0.5×4）=1.25×107Pa。
分别提取顺桥向应力、横桥向应力、竖向应力、主应力1、3方向应力，计算如表2所示：
临时支撑各向应力计算结果表2
由上表可以看出，采用临时支撑支撑梁时，顺桥向最大压应力=10.3MPa，横桥向最大压应力=7.9MPa，竖向最大压应力=12.3MPa，主应力1方向最大压应力=7.9MPa，主应力3方向最大压应力=12.3MPa，均出现在临时支撑作用面上且均小于等于规范规定的容许应力47.0MPa.。在梁底处，顺桥上最大拉应力=0.9MPa，横桥向最大拉应力=1.8MPa，竖向最大拉应力=0.8MPa，主应力3方向最大拉应力=0.2 MPa，均小于规范规定的=2.65MPa，主应力1方向不出现拉应力。
4.结语
通过应力计算可知：
⑴用千斤顶顶升梁时，梁底处各方向最大压应力均在规范容许的范围之内，最大拉应力也在规范容许的范围之内，是安全的。
⑵用临时支撑支撑梁时，梁底处各方向最大压应力均在规范容许的范围之内，最大拉应力也在规范容许的范围之内，是安全的。
综上所述，采取本方案是可行的。
参考文献
[1] 范立础.桥梁工程.北京:人民交通出版社,2001
[2] 王新敏.ANSYS工程结构数值分析.北京:人民交通出版社,2007.5
[3] 许留旺.材料力学.成都:西南交大出版社.2005.10
[4] 吴鸿庆.结构有限元分析.北京：中国铁道出版社,2002.8