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臺灣大跨度橋梁施工中橡膠支座疲勞性能

　　大跨度預應力混凝土連續剛構橋是橋梁設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主梁下撓過大等問題，為了確保橋梁能夠安全施工和健康運營，大跨度連續剛構梁橋的施工監控就顯得尤為重要。施工監控的主要目標就是使得橋梁在施工階段及使用階段的內力及線性滿足設計要求，同時，進一步的保證橋梁的施工質量和安全。本文結合廣梧高速公路封開西江特大預應力混凝土連續剛構橋，利用大型橋梁專業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力及應力進行分析研究，從而實施橋梁的施工監控控制，主要內容和結果如下：

1、對連續剛構橋的產生及其結構特點進行分析，并總結了國內外橋梁施工監控技術的發展現狀，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、預應力荷載、彈性模量、臨時施工荷載等參數進行模擬識別修正，以指導橋梁順利施工。

3、對于主梁線性控制，本文運用灰色系統理論，根據理論值與實測監控數據對比結果，進行誤差分析，通過給出各個施工階段對應梁段立模標高，最終使主梁順利合攏，達到設計標高。同時，在主梁各跨合攏前，提出主梁合攏控制注意事項。

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

　　橋梁橡膠支座是橋梁結構的組成部分,連接橋梁上下結構,并將上部結構的反力和變形可靠地傳遞給下部結構。隨著橋梁建設事業的發展,大跨度橋梁不斷涌現,對橋梁支座的承載能力、位移和轉角能力的要求不斷提高,需要開發和研究與之相適應的新型橋梁支座。球型支座具有承載能力大,轉動靈活,不存在橡膠老化問題,使用壽命長等特點,能夠適應曲線橋、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對球型支座結構進行全面的非線性接觸有限元分析,根據球型支座實際工作情況,模擬了支座在垂直載荷和壓轉載荷作用下的受載情況;研究了球型支座各部分結構設計參數,如四氟板面積、混凝土墩臺與鑄鋼結構之間摩擦系數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律,為球型支座的設計和生產制造提供了一定的參考依據。

2、以球型支座為對象,利用Visual Basic編程語言結合ANSYS中APDL語言開發出橋梁支座參數化有限元分析系統,用于對球型支座進行快速的參數化模擬分析,該系統界面友好,便于分析不同類型橋梁支座結構,縮短產品開發周期。

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,支座各部分結構的安全系數和疲勞壽命等。本文的研究內容和成果,對球型支座產品的設計改進和系列化生產有一定的實用價值,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