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过渡板结构仿真

桥梁结构安全稳定性不仅与自身静、动力稳定性有关，也与结构附属的各类构件密切相关，例如梁端过渡板、扣索等，研究桥梁静、动力稳定性，必须考虑各类增设构件与之关联性。

这里为研究唐王城互通立交桥过坡桥梁增设过渡板结构下，构件刚度参数对桥梁结构静、动力特征影响，采用COMSOL仿真计算不同刚度方案下应力、位移以及加速度响应特征。

仿真设计

基于唐王城互通立交桥设计，选取其过坡面桥梁段为分析对象，全长约 120 m，坡度为 37.5 °。

采用COMSOL仿真软件建立起过坡桥面模型，其中过渡板结构独立模型如图 1 所示。

该模型经有限元网格划分后，共有微单元12574个，节点数9864个，分别在模型的顶、侧面设置有双自由度，而底面边界为全约束。

研究模型设定影响范围为连梁高度 30 m，轴长正、负向20 m内，模型 X～Z正向分别设定为桥面下行向、桥面横向右侧横向以及结构自重向。

模型中关键部位包括有过渡板结构、支座底板、连梁体与过渡板连接扣件、桥面层等，这四个重要部位反映了增设过渡板结构下过坡桥梁静、动力整体稳定性。

作为地震动力响应分析的关键，地震波选取会影响验算结果可靠性。这里采用乌鲁木齐波为地震动模拟荷载，削弱短周期影响，调整地震波频谱特征，图2为时程曲线，其峰值频谱为 0.2 g，考虑唐王城立交桥工程位置，另比选有0.1 g、0.15 g两种方案。

过渡板结构参数涉及面较广，在统一过渡板结构长度、扣件间距参数的前提下，对过渡板刚度参数开展对比分析。 

研究方案中，过渡板长度为2.2 m，扣件间距为0.35 m，过渡板厚度为0.6 m，过渡板结构自身刚度 K 为 3.6×10^-3 m⁴，以过渡板自身刚度 K 的 0.1、0.3、0.5、1、2、5、10倍为对比方案，探讨增设过渡板结构下各方案中连梁体的静、动力响应特征。

研究结论

1） 过渡板处拉应力水平最高，随刚度参数为递增变化，且在刚度 0.5 K 后增幅越大，且超过安全值；在刚度低于 1 K时，扣件拉应力稳定在 11.4 MPa，后刚度增大，拉应力递增；桥面层结构刚度低于 1 K 时递减，而刚度为 2～10 K 时递增，增幅较陡；刚度 0.5 K 后，底板拉应力稳定在6.4 MPa。 

2）过坡桥梁Z向位移最大，当过渡板刚度递增，各向位移均为递减直至稳定，稳定段位于刚度 0.5 K 后方案，X～Z向位移分别稳定在5.8 mm、4.5 mm、7.7 mm。 

3） 刚度与连梁加速度响应水平为正相关关系，地震波峰频越大，加速度响应越高；刚度低于 0.5 K 时，连梁高度方向上加速度响应值具有稳定递增特征，而在刚度超过1 K后，加速度响应变化具有陡增段，在峰频0.2 g刚度2 K、10 K方案下，高度20 m后呈现陡增。 

4） 从结构静、动力特征分析，认为过渡板结构刚度为0.5 K时更为有利。

文章来源： COMSOL仿真交流