支座布置對(duì)小半徑曲線梁橋抗傾覆穩(wěn)定性的影響

席晶晶

摘 要：以某公路匝道橋?yàn)閷?shí)例，運(yùn)用橋梁博士結(jié)構(gòu)分析軟件，對(duì)不同支承布置條件下的橋梁橫向抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行分析，為今后類(lèi)型工程支承布置方式選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：小半徑;曲線梁橋;支座布置;抗傾覆穩(wěn)定性;橫向抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

隨著我國(guó)交通建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路中的互通樞紐、城市互通立交中的小半徑曲線梁橋日益增多。互通匝道橋最常見(jiàn)的上部結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)箱梁，該種橋型結(jié)構(gòu)空間受力復(fù)雜，主要受力特點(diǎn)是當(dāng)主梁截面發(fā)生豎向的彎曲時(shí)，由于曲率的影響會(huì)產(chǎn)生耦合扭轉(zhuǎn)，當(dāng)梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)導(dǎo)致梁的豎向彎曲，即“彎扭耦合效應(yīng)”。在彎扭耦合效應(yīng)下，曲線橋的變形大于同跨度的直線橋變形，其曲線外邊緣的撓度大于曲線內(nèi)邊緣的撓度。當(dāng)布置有雙支座或多支座時(shí)，曲線橋曲線外側(cè)的支點(diǎn)反力明顯大于曲線內(nèi)側(cè)的支反力，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)曲線內(nèi)側(cè)的支反力為負(fù)反力的現(xiàn)象。而且，曲率越小，橋越寬，這一趨勢(shì)更加明顯[1]。因此，該類(lèi)橋梁的支座橫向布置形式顯得尤為重要。本文根據(jù)某工程實(shí)例，對(duì)不同支承布置方式下的橋梁橫向抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行分析，為今后小半徑曲線橋的支承布置方式選擇提供參考。

1 計(jì)算模型

計(jì)算模型根據(jù)某公路曲線半徑為60 m的匝道橋建立，橋梁上部結(jié)構(gòu)為3×20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，橋?qū)?.75 m，梁高1.5 m。通過(guò)橋梁博士計(jì)算分析軟件建立橋梁模型，分析在6種不同的支承布置條件下橋梁的抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果。

主要計(jì)算參數(shù)為：①橋面鋪裝荷載：26.2 kN/m;②橋梁護(hù)欄（每側(cè)）：11.8 kN/m;③汽車(chē)荷載：公路—Ⅰ級(jí)。

2 曲線梁橋的抗傾覆穩(wěn)定性

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362-2018）提出了混凝土箱梁橋抗傾覆驗(yàn)算要求：

表1為6種不同的支承條件下橋梁的抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果。

通過(guò)比較6種支承布置條件下橋梁的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)可知，當(dāng)增大雙支座的支座間距時(shí)可改善外側(cè)和內(nèi)側(cè)支座反力分布不平衡的現(xiàn)象，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)最大，結(jié)構(gòu)最安全;支座間距較小時(shí)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)小，存在抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)不滿足規(guī)范要求的情況;雙支座設(shè)置橫向偏心時(shí)對(duì)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)的提高不明顯。

3 結(jié)論

文中通過(guò)對(duì)某公路小半徑曲線箱梁橋6 種支承布置方式進(jìn)行箱梁內(nèi)力與抗傾覆穩(wěn)定性能的比較，通過(guò)有限元模型分析得出以下結(jié)論：

（1）工程中小半徑曲線梁橋的支承方式盡可能地采用抗扭型支承方式，以免發(fā)生曲線梁內(nèi)側(cè)卸載、外側(cè)加載的現(xiàn)象[3]。曲線梁橋盡量采用雙支座或多支座，可有效地提高主梁的橫向抗扭性能，保證其橫向抗傾覆穩(wěn)定性。

（2）小曲線半徑梁橋曲線內(nèi)外側(cè)的支座豎向反力差值較大，為保證支座的承載力滿足要求，同時(shí)兼顧工程的經(jīng)濟(jì)型，設(shè)計(jì)時(shí)可分別對(duì)箱梁曲線內(nèi)外側(cè)支座進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。

（3）對(duì)于支座布置，有條件時(shí)盡可能增大支座間間距，對(duì)于小半徑曲線箱梁梁窄橋，應(yīng)優(yōu)先考慮箱梁底板寬度較寬的直腹板梁型，提高其抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)。

（4）對(duì)于半小徑曲線梁橋，主梁扭轉(zhuǎn)作用較大，尤其對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，在預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力的作用下，主梁的橫向扭矩、扭轉(zhuǎn)變形更大。因此，當(dāng)橋梁墩高較高時(shí)，中墩可采用墩梁固結(jié)的形式，降低墩柱的彎矩并減小主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形。

參考文獻(xiàn)：

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG3362-2018[S].北京：人民交通出版社，2018.

[3]胡志穩(wěn).小半徑曲線梁橋支承方案設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].湖南交通科技，2016（06）：174-175.