魏素文

(中铁十八局集团北京工程有限公司，北京 100162)

为确保新建桥梁跨越既有铁路及公路的施工安全，减少对既有铁路、公路运营的干扰，转体施工法成为跨线连续梁桥施工的主要方法[1]。在转体桥的转体系统中，球铰是最为重要的受力构件，其受力状态关系到球铰的设计尺寸及转体过程的顺利安全[2]。球铰受力是平转法施工桥梁在结构分析、设计优化、施工控制等方面的关键控制要素[3]。

当前转体系统球铰应力的计算理论主要依据规范算法，假设球铰上、下转盘之间的接触面为平面，不考虑球面影响，假设上部结构产生均匀压应力，以此得到简化后的计算结果，并根据该结果作为控制依据进行转动系统及牵引系统构造设计[4]，规范算法受力简单，计算方便，但是存在一定误差[5]。

本文利用Abaqus2019软件建立了转体桥转体系统有限元模型，对转体系统的球铰接触面设置了接触单元，施加设计荷载，进行静力有限元分析，获得球铰的竖向应力，对转体系统的受力进行精细化分析，研究转体系统在承受上部结构荷载下的应力分布规律，并与规范公式进行对比分析，验证规范公式的计算精度。

1 球铰接触面应力规范计算方法

球绞的受力模型如图1所示，可将球铰接触面受力分为三类：

(1)沿球铰半径方向的径向力Nr。

图1 球铰的受力模型

(2)通过球铰中心所在水平平面与球铰相切的摩擦力Nh。

(3)通过球铰中心所在垂直平面与球铰相切的摩擦力Nv。

规范《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)(以下简称《规范》)中，计算球铰接触面应力的方法是：将上下球铰的接触面简化为平面，承受上部结构传来的荷载，并考虑应力均匀分布。……