文獻

過渡板結構仿真

橋梁結構安全穩定性不僅與自身靜、動力穩定性有關，也與結構附屬的各類構件密切相關，例如梁端過渡板、扣索等，研究橋梁靜、動力穩定性，必須考慮各類增設構件與之關聯性。

這里為研究唐王城互通立交橋過坡橋梁增設過渡板結構下，構件剛度參數對橋梁結構靜、動力特征影響，采用COMSOL仿真計算不同剛度方案下應力、位移以及加速度響應特征。

仿真設計

基于唐王城互通立交橋設計，選取其過坡面橋梁段為分析對象，全長約 120 m，坡度為 37.5 °。

采用COMSOL仿真軟件建立起過坡橋面模型，其中過渡板結構獨立模型如圖 1 所示。

該模型經有限元網格劃分后，共有微單元12574個，節點數9864個，分別在模型的頂、側面設置有雙自由度，而底面邊界為全約束。

研究模型設定影響范圍為連梁高度 30 m，軸長正、負向20 m內，模型 X～Z正向分別設定為橋面下行向、橋面橫向右側橫向以及結構自重向。

模型中關鍵部位包括有過渡板結構、支座底板、連梁體與過渡板連接扣件、橋面層等，這四個重要部位反映了增設過渡板結構下過坡橋梁靜、動力整體穩定性。

作為地震動力響應分析的關鍵，地震波選取會影響驗算結果可靠性。這里采用烏魯木齊波為地震動模擬荷載，削弱短周期影響，調整地震波頻譜特征，圖2為時程曲線，其峰值頻譜為 0.2 g，考慮唐王城立交橋工程位置，另比選有0.1 g、0.15 g兩種方案。

過渡板結構參數涉及面較廣，在統一過渡板結構長度、扣件間距參數的前提下，對過渡板剛度參數開展對比分析。 

研究方案中，過渡板長度為2.2 m，扣件間距為0.35 m，過渡板厚度為0.6 m，過渡板結構自身剛度 K 為 3.6×10^-3 m⁴，以過渡板自身剛度 K 的 0.1、0.3、0.5、1、2、5、10倍為對比方案，探討增設過渡板結構下各方案中連梁體的靜、動力響應特征。

研究結論

1） 過渡板處拉應力水平最高，隨剛度參數為遞增變化，且在剛度 0.5 K 后增幅越大，且超過安全值；在剛度低于 1 K時，扣件拉應力穩定在 11.4 MPa，后剛度增大，拉應力遞增；橋面層結構剛度低于 1 K 時遞減，而剛度為 2～10 K 時遞增，增幅較陡；剛度 0.5 K 后，底板拉應力穩定在6.4 MPa。 

2）過坡橋梁Z向位移最大，當過渡板剛度遞增，各向位移均為遞減直至穩定，穩定段位于剛度 0.5 K 后方案，X～Z向位移分別穩定在5.8 mm、4.5 mm、7.7 mm。 

3） 剛度與連梁加速度響應水平為正相關關系，地震波峰頻越大，加速度響應越高；剛度低于 0.5 K 時，連梁高度方向上加速度響應值具有穩定遞增特征，而在剛度超過1 K后，加速度響應變化具有陡增段，在峰頻0.2 g剛度2 K、10 K方案下，高度20 m后呈現陡增。 

4） 從結構靜、動力特征分析，認為過渡板結構剛度為0.5 K時更為有利。

文章來源： COMSOL仿真交流