關(guān)于斜板橋受力及爬移的分析

李婷玉　湯茹茹

摘 要：當(dāng)受到外界條件及地形情況制約需要修建斜橋，斜橋的上部結(jié)構(gòu)的軸線與橋臺、橋墩的支撐線不垂直，這就使斜橋的受力比正橋復(fù)雜。從而引起的變形也較復(fù)雜。

關(guān)鍵字：斜板橋；受力分析；橫橋向位移

1 斜橋的受力分析

1、支承邊反力

斜板在支承邊上的反力很不均勻

鈍角角隅處的反力可能比正板大數(shù)倍，而銳角處的反力卻有所減小，甚至出現(xiàn)負(fù)反力，如圖1所示，以鈍角B、C處的反力最大，以銳角A、D處的反力最小，甚至可能出現(xiàn)負(fù)反力，使銳角上翹。

2、跨中主彎矩

斜板的荷載一般有向支承邊的最短距離傳遞的趨勢（如圖2）

寬跨比較小的情況下，主彎矩方向朝支承邊垂直方向偏轉(zhuǎn)，寬跨比較大的情況下，板中央的主彎矩幾乎垂直于支承邊，邊緣的主彎矩平行于自由邊。

3、鈍角負(fù)彎矩

有時它的絕對值比跨中主彎矩還要大，其負(fù)主彎矩的方向接近于鈍角的二等分線相正交。

4、橫向彎矩

斜板的最大縱向彎矩比相應(yīng)的正板小，橫向彎矩比正板大得多，尤其是跨中的橫向彎矩。

5、扭矩

如圖1所示斜板在A、D兩點有翹曲，如果固定A、D兩點，那么將使斜板在兩個方向產(chǎn)生扭矩。

2 斜橋的爬移

1、外界因素發(fā)生變化引起斜橋的爬移

1.1溫度變化

當(dāng)外界溫度發(fā)生變化，由于橋梁是超靜定結(jié)構(gòu)，會在多余約束處產(chǎn)生約束反力，溫度變化還將引起斜板橋橋面板材料的收縮或膨脹，從而引起其在平面內(nèi)有位移產(chǎn)生，在各支承處產(chǎn)生變位，各約束反力可能產(chǎn)生一個不平衡的旋轉(zhuǎn)力矩，此力矩引起斜橋橫橋向的位移

1.2混凝土收縮徐變

硬化的混凝土除了受短期荷載產(chǎn)生彈性變形外，在不受荷載作用的情況下，由于各種物理或化學(xué)的因素也會引起局部或整體的體積變化。一方面由于水泥水化物的固體體積小于水化前反應(yīng)物的總體積所引起的化學(xué)收縮。另一方面是由于在硬化水泥中形成大量細(xì)微孔，孔中自由水量逐漸降低，結(jié)果產(chǎn)生毛細(xì)水壓力，造成硬化水泥石受負(fù)壓作用產(chǎn)生自生收縮。此外處于空氣中的混凝土當(dāng)水分散失時，也會引起體積收縮，稱為干縮。當(dāng)混凝土承受長期荷載時，隨時間的延長，應(yīng)力不變，應(yīng)變不斷增加，稱為混凝土的徐變。這些變形都會讓斜板橋橋面板在支座處產(chǎn)生變位，支座處的約束反力產(chǎn)生不平衡的旋轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而引起斜橋橫橋向的位移。

1.3預(yù)加力

對斜板橋橋面板受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，使之建立一種人為的應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，能有利于抵消使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，這種預(yù)加力會是斜板橋橋面板產(chǎn)生彈性壓縮，同時預(yù)加力還會促進(jìn)斜橋徐變位移的增長，同樣會使其在橫橋向產(chǎn)生位移。

2、外荷載作用引起的斜橋的爬移

2.1制動力

汽車在橋上制動時為克服其慣性力而在車輪與路面之間發(fā)生的滑動摩擦力，研究表明車輛制動力會對主結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平力，如果這個力的合力不通過轉(zhuǎn)動中心，則這些力即對轉(zhuǎn)動中心產(chǎn)生不平衡的力矩及合力，引起斜橋在其平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動及平移。

2.2風(fēng)荷載

當(dāng)氣流繞過非流線型截面的橋梁結(jié)構(gòu)時會產(chǎn)生流動和渦旋的分離，形成復(fù)雜的空氣作用力，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的剛度較大時，結(jié)構(gòu)會保持靜止不動，這種空氣作用力相當(dāng)于靜力作用。這種由風(fēng)荷載產(chǎn)生的靜力作用如果不通過旋轉(zhuǎn)中心，同樣會引起斜橋在其平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動及平移。

2.3地震力

由于地震作用產(chǎn)生地震波，在橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生橫向和豎向的力，這種力以橫橋向的力影響最為嚴(yán)重，橫向力為自重與地震系數(shù)的乘積，地震所引起的橫向力也會產(chǎn)生不平衡的旋轉(zhuǎn)力矩，造成斜橋在橫橋向的位移。

3、總之，斜橋的爬移是橫橋向的水平累計位移引起，又由于混凝土收縮徐變等引起的變形是不可恢復(fù)的，所以由上述因素所產(chǎn)生的斜橋的橫向位移也是不可恢復(fù)的。

3 爬移的解決方法

在墩臺上設(shè)置限制側(cè)向位移的構(gòu)造

參考文獻(xiàn)

[1]陳寶春，陳友杰 第二版《橋梁工程》教材 人民交通出版社

[2]馬駿 ， 唐洪亮 ， 王少欽 《風(fēng)荷載對橋梁結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)的研究》山西建筑