不同支承形式下曲線梁橋的抗傾覆穩(wěn)定性研究

付 琴 琴

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074)

0 引言

隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展，為了更好的服務(wù)于城市交通，節(jié)約橋下凈空以及美觀的要求，越來越多的曲線梁橋出現(xiàn)在城市立體交通以及高速公路互通匝道橋中。曲線梁橋在荷載作用下會產(chǎn)生扭矩，“彎—扭”耦合效應(yīng)比較明顯，在此種情況下更容易出現(xiàn)支座脫空甚至橋梁傾覆的現(xiàn)象。橋梁傾覆在國內(nèi)外也屢見不鮮，因此對于曲線梁橋的受力和抗傾覆穩(wěn)定性研究也很有必要。而支承的合理布置能使上下部結(jié)構(gòu)受力更加合理，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，因此本文運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析軟件Midas Civil通過采用兩種不同的支承形式的改變對于曲線梁橋的支反力的影響，并以此來對其穩(wěn)定性展開探討，得出一種相對于兩者中曲線梁橋穩(wěn)定性更高的支座布置形式。

1 模型基本概況

1.1 材料和截面特性

該橋上部結(jié)構(gòu)采用C50混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼束采用Strand1860的鋼絞線，全橋長80 m，曲線半徑為60 m。采用單箱雙室梁，梁高2.1 m，橋面寬9.25 m，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

1.2 支承布置方式

1)全部采用抗扭支承。

如圖2所示，此種布置方式有效增加了梁體抗扭轉(zhuǎn)畸變的能力，對于端部的支反力分布比較均勻，有效降低了傾覆發(fā)生的可能性，但是缺點(diǎn)是下部結(jié)構(gòu)會比較擁擠，對于橋下凈空有要求的城市橋梁會比較不利。

2)單雙支座交替的混合型布置形式。

如圖3所示，兩端設(shè)置抗扭支承，中間采用單點(diǎn)鉸支承和抗扭支承交替的支承形式，此種布置形式對于橋梁的下部結(jié)構(gòu)來說比較簡潔。

1.3 荷載形式

除了添加自重、二期、預(yù)應(yīng)力等工況以外，采用最不利的最外側(cè)車道荷載加偏載，并施加了系統(tǒng)升溫(降溫)、梁截面升溫(降溫)以及預(yù)應(yīng)力荷載，在此種標(biāo)準(zhǔn)荷載組合下分析不同支承形式下的支反力。

由于曲線梁橋的特殊受力形式，必須在建立模型時在支座位置處設(shè)立節(jié)點(diǎn)局部坐標(biāo)軸，以此來約束軸向和徑向的受力，使得模擬的情況更加真實(shí)可靠。

2 支反力分析

通過Midas Civil軟件模擬分析，圖4是全抗扭支承條件下的橋梁模型，圖5是單雙支座混合支承下的橋梁模型，兩種不同支承條件下的具體支反力大小如表1所示。由于受扭矩作用，內(nèi)外側(cè)反力分布嚴(yán)重不均，內(nèi)外側(cè)的支承反力差隨著支承數(shù)量的減少而增大。

表1 支承反力匯總表 kN

3 抗傾覆驗(yàn)算

規(guī)范下箱梁橋抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式為：

其中，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線的垂直距離；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；pke為橫向加載車道到傾覆軸線垂直距離的最大值。

通過對兩種支承形式下的抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算分析，兩種支承形式均通過了抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算,其中全抗扭支承形式的穩(wěn)定系數(shù)要比單雙支座交替使用支承形式的穩(wěn)定系數(shù)更大。

4 結(jié)語

曲線梁橋最合理的支承形式是采用全抗扭支承，避免了支座反力分布不均勻，有的甚至出現(xiàn)負(fù)反力，從而出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象，導(dǎo)致橋梁發(fā)生傾覆。如果受條件限制必須采用單雙支座交替的混合支承形式，應(yīng)經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算分析，采用內(nèi)側(cè)配重甚至是墩梁固結(jié)的措施來提高曲線梁橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。