連續(xù)彎橋支反力調(diào)整

蘇永剛

隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)增長，城市立體交通及高等級公路建設(shè)得到了迅速發(fā)展。為了提高道路交通網(wǎng)的通行能力，相應(yīng)地對路線線形要求越來越高，為了保證線形的順暢，橋梁走向就必須服從路線的整體走向，這樣就導(dǎo)致了越來越多的彎橋出現(xiàn)。

彎橋最主要的受力特點是撓曲變形和扭轉(zhuǎn)變形的耦合。曲梁在豎向荷載和扭矩作用下，都會同時產(chǎn)生彎矩和扭矩，并相互影響。同時彎道內(nèi)外側(cè)支座反力不等，內(nèi)外側(cè)反力差引起較大的扭矩，使梁截面處于“彎—扭”耦合作用狀態(tài)，其截面主拉應(yīng)力比相應(yīng)的直梁橋大得多。連續(xù)彎橋設(shè)計中，支座的布置有兩種常用方式:1)橋梁端部設(shè)抗扭支座，中墩處設(shè)具有預(yù)偏心的單支座;2)所有墩位處均設(shè)抗扭支座。第1)種布置方式適用于彎曲半徑較小的連續(xù)彎橋上，第2)種布置方式適用于彎曲半徑較大且橋較寬的連續(xù)彎橋，且常為調(diào)整支座反力而設(shè)置預(yù)偏心。本文結(jié)合實際工程對采用第2)種支座布置方式的連續(xù)彎橋支反力的調(diào)整進行了研究。

1 連續(xù)彎橋計算

1.1 結(jié)構(gòu)概述

本文采用計算模型為24.5+25+24.9連續(xù)彎橋，橋?qū)?.7 m，梁高1.7 m，設(shè)計荷載為公路Ⅰ級，結(jié)構(gòu)中心線曲率半徑133 m。橫截面形式見圖1，支座布置見圖2。

1.2 支座偏距

支座偏距見表1。

表1 支座偏距

2 計算結(jié)果與分析

2.1 支座不偏心時支反力比較

從表2計算結(jié)果表明，在恒載作用下第1號及第4號支承的內(nèi)、外側(cè)支座反力大小很不均勻，第 2號、第3號支承的內(nèi)、外側(cè)支座反力相差無幾，即連續(xù)曲箱梁邊墩支反力因受扭矩的作用而導(dǎo)致不均勻，邊墩外側(cè)支反力約為內(nèi)側(cè)的2倍(見表2)。在標準組合下，邊墩內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)負反力。

表2 不偏心時支反力 kN

2.2 調(diào)整支座偏心后支反力比較

為尋找支座調(diào)整對反力影響規(guī)律，進行以下四種支座偏心調(diào)整:1)1號支承內(nèi)外側(cè)支座向外偏移0.1 m;2)1號支承內(nèi)外側(cè)支座向外偏移0.2 m;3)2號支承內(nèi)外側(cè)支座向外偏移0.1 m;4)2號支承內(nèi)外側(cè)支座向外偏移0.2 m。反力結(jié)果如表3所示。

表3 支座調(diào)整反力比較

從表3可看出，支座向外偏移0.1 m和0.2 m所產(chǎn)生的支座反力變化基本成2倍關(guān)系，所以可得出結(jié)論:在一定范圍內(nèi)，支座偏心調(diào)整產(chǎn)生的支座反力變化成線性關(guān)系。

從1號支承內(nèi)外側(cè)支座向外偏移所產(chǎn)生支座反力變化可看出，1號支座外側(cè)支座減小的支座反力和內(nèi)側(cè)支座增加的支座反力相等，且其他支承的支座反力變化不大，幾乎可忽略。從2號支承支座偏移可得出相同的結(jié)論:支座向外偏移，內(nèi)支座反力增大，外支座反力減小，且主要對該支承處支座反力有影響。在實際工作中，可先建立不偏心的計算模型，得出各個支座反力，然后在模型中一次性調(diào)整各個支座的偏心，得出各個支座反力的變化。根據(jù)支座調(diào)整產(chǎn)生反力變化為線性關(guān)系以及支承調(diào)整只對本支撐處支座反力產(chǎn)生變化，據(jù)此可求出需要的各個支座偏心量，避免了反復(fù)調(diào)整支座偏心的工作量。

3 結(jié)語

曲梁內(nèi)力及支反力不均勻程度受多種因素的影響，主要包括曲率半徑、跨徑組合及支座布置形式等。城市立交或高架橋的總體布置由于受到用地面積、地面道路等多種因素的制約，一般很難改變其曲線半徑，跨徑組合亦不能隨心所欲，故遇有小曲率半徑的曲線箱梁時，依靠調(diào)整支座偏距來減小邊墩支反力的不均勻是較切實可行的辦法。若由于地面道路的特定因素不能移動支座和立柱位置，則只能通過采用拉力支座或局部壓重的方式來解決，但這類方法會額外增加箱體內(nèi)的扭矩剪應(yīng)力，尤其是用拉力支座，因其構(gòu)造復(fù)雜、施工難度高、易于損壞等原因需謹慎采用。

[1] 邵容光.混凝土彎梁橋[M].北京:人民交通出版社，1996.

[2] 范立礎(chǔ).橋梁工程(上冊)[M].北京:人民交通出版社，2003.

[3] JTG D6-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].