支座間距對彎梁抗傾覆能力影響分析

潘志強，吉禹霏

（1.中國市政工程華北設計研究總院，天津市 300074，2.天津市交通科學委員會，天津市 300074）

支座間距對彎梁抗傾覆能力影響分析

潘志強1，吉禹霏2

（1.中國市政工程華北設計研究總院，天津市 300074，2.天津市交通科學委員會，天津市 300074）

給出利用有限元軟件計算橋梁抗傾覆能力的計算方法，通過分析支座間距與彎梁抗傾覆能力之間的量化關(guān)系，使工程技術(shù)人員更好地認識彎梁抗傾覆計算的重要性，對彎梁抗傾覆計算方法有更加清晰的設計思路。

彎梁橋設計；橋梁抗傾覆；支座間距；有限元軟件

0 引言

在目前的橋梁設計中，尤其是城市橋梁設計中，對橋梁的美觀越來越注重，希望結(jié)構(gòu)輕盈通透，下部結(jié)構(gòu)的樣式也要求盡量簡約美觀。支座間距的減小，可以減小明蓋梁的設置，增加橋梁結(jié)構(gòu)的美觀性，其型式也多被城市橋梁采用[1]。但支座間距的減小很明顯的一個缺點就是造成上部結(jié)構(gòu)抗傾覆能力的削弱，在極端情況下，會出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)傾覆的危險。如何在結(jié)構(gòu)安全與結(jié)構(gòu)美觀之間找到一個合理的平衡點，在盡量考慮結(jié)構(gòu)美觀的同時確保結(jié)構(gòu)安全，便成了橋梁設計工作中一個需要高度重視的問題。本文將分析支座間距與彎梁抗傾覆能力之間的量化關(guān)系，使工程技術(shù)人員更好地認識彎梁抗傾覆計算的重要性，對計算方法有更加清晰的思路。

1 計算方法介紹

橋梁抗傾覆能力計算時，首先采用有限元計算軟件，按照橋梁的實際型式及實際受力建立彎梁模型，分別計算得到使上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用效應標準組合的數(shù)值和使上部結(jié)構(gòu)傾覆的汽車荷載（含沖擊作用）標準值效應組合的數(shù)值。計算中利用有限元模型計算出各支座反力，然后采用彎橋的抗傾覆安全系數(shù)公式計算抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)。

彎橋的抗傾覆安全系數(shù)公式為[2]：式中：γqf為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；Sbk為使上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用效應標準組合；Ssk為使上部結(jié)構(gòu)傾覆的汽車荷載（含沖擊作 用）標準值效應。

彎橋時，箱梁橋抗傾覆安全系數(shù)為：

式中：RGi為成橋狀態(tài)時各個支座的支反力；xi為各個支座到傾覆軸的垂直距離；μ為沖擊系數(shù)；qk為車道荷載中均布荷載；Ω為傾覆軸線與橫向加載車道圍成的面積；Pk為車道荷載中集中荷載；e為橫向加載車道到傾覆軸線垂直距離的最大值。

2 計算結(jié)果分析

下面以跨徑20 m、寬8 m匝道箱梁橋為例，進行支座間距對橋梁抗傾覆能力影響的分析。箱梁斷面型式如圖1所示。表1為計算參數(shù)及結(jié)果匯總表。

圖1 箱梁斷面型式（單位：cm）

在此次研究中，我們主要利用EXCEL軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理。在支座間距變化對橋梁抗傾覆能力影響的研究中，本論文采用EXCEL對數(shù)據(jù)進行處理并得到兩者變化之間的函數(shù)圖形關(guān)系（見圖2～圖4）。

3 結(jié)論

通過此次對支座間距與橋梁抗傾覆關(guān)系的分析，主要取得了以下幾方面的成果：

表1 計算參數(shù)及結(jié)果匯總表

圖2 彎曲半徑50 m橋梁支座間距與抗傾覆安全系數(shù)關(guān)系擬和曲線圖

圖3 彎曲半徑100 m橋梁支座間距與抗傾覆安全系數(shù)關(guān)系擬和曲線圖

圖4 彎曲半徑200 m橋梁支座間距與抗傾覆安全系數(shù)關(guān)系擬和曲線圖

（1）支座間距對梁體抗傾覆能力影響很大，在橋梁設計工作中應適當加大支座間距，以提高橋梁的抗傾覆能力。

（2）橋梁支座設置最好不要采用單支座型式。在條件允許的情況下盡量采用雙支座或多支座型式，條件受限制時應采用墩梁固結(jié)型式，以提高橋梁的抗傾覆能力。

（3）彎梁抗傾覆計算時應充分考慮平曲線形、曲率半徑、梁體跨徑、梁體寬度、支座間距等多種因素，采用大型有限元軟件進行詳細計算，保證橋梁的抗傾覆能力有足夠的安全度。

（4）工程設計中應重視有限元計算軟件的應用，有限元計算軟件的應用能很好地提高設計水平，加快工程設計進度。

[1]周先雁，王解軍.橋梁工程[M].北京大學出版社，2008.

[2]劉效堯，徐岳.公路橋涵設計手冊-梁橋（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2011.

U442

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1009-7716（2017）08-0093-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.028

2017-04-13

潘志強（1978-），男，河北南皮人，碩士，高級工程師，從事橋梁設計工作。