平转连续梁转体系统应力理论计算与数值模拟研究❋

田婷婷， 潘新颖❋❋， 郝小丽， 邓宏彦

(1. 中国海洋大学工程学院， 山东 青岛 266100； 2. 中交天津港湾工程设计院有限公司, 天津 300461)

目前，转体桥的应用非常普遍，可以在不影响铁路等交通运输正常运行的情况下，或者是在山谷、河流等不易施工的地方建设桥梁。主要是运用球铰系统的转体功能，在影响较小或方便施工的方向分段建立桥梁，再进行转体连接，形成连续的桥梁。此方法不仅质量可靠、施工安全，并且在车辆频繁的跨线桥或者通航河道的施工，可以不干扰交通、不间断通航，具有良好的适用性，而且还可以减少施工费用和机具设备使用，因此也具有良好的经济效益和社会效益[1]。转体方法大体可以分为三种：平转[2-5]、竖转[6]、平转竖转相结合[7-8]，其中应用较多的方法是平转法。由于转体吨位的不断增加，转体桥的建设也面临巨大挑战[9]。所以，应加强桥梁转体系统研究。目前，大多数转体系统的模拟研究，采用球铰应力理论值与SHELL单元模拟球铰的应力值进行对比研究或采用球铰应力理论值与SOLID单元模拟球铰的应力值进行对比研究。因此，本文对整个球铰系统应力的理论值， SHELL单元和SOLID单元模拟球铰的应力值进行综合对比研究。

1 转体系统理论计算

1.1 球铰理论计算

1.1.1 接触理论计算 根据弹性力学的接触理论，得到两球体之间接触的最大接触应力公式[10]：

(1)

式中：F为上部结构自重；E为球铰材料弹性模量；R1为上球铰的球面半径；R2为下球铰的球面半径。

因考虑球铰实际的接触状态，所以将下球铰的半径值取为负值进行计算。……