曲线梁桥支座预偏心对支反力影响

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摘要：以某三跨连续曲线箱梁桥为例，建立有限元结构模型，通过对不同支座预偏心设置进行计算、对比分析，得出不同支座位置预偏心对支座不均匀反力的影响。

关键词：连续曲线箱梁、支座、预偏心、支反力

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

随着国家经济建设的迅速发展，交通运输业的重要性也愈加突出，而对公路、桥梁建设的要求也越来越高。为适应道路的线路要求，提高行车速度、安全性和舒适感，曲线形桥梁在这方面已得到广泛应用。

曲线梁桥最主要的受力特点是“弯—扭”耦合作用，即：在外荷载作用下，梁截面内产生“弯矩”的同时必然地产生“耦合扭矩”，同理产生“扭矩”的同时也伴随着产生“耦合弯矩”。当梁端配有抗扭支座时，由于扭矩的作用，一般会使得外侧支座反力大于内侧支座，曲率半径越小越显著，严重时会出现内侧支座脱空现象。尤其是在桥面较宽的情况下，曲梁内外侧的差异更加突出，相应的内外支座反力差距很大。针对曲线梁桥支座布置的问题，实际工程中已经有一些构造措施来优化该问题。本文主要对一种比较常用且简单有效的方法，即：曲线梁桥端部设置抗扭双支座，中墩设置具有预偏心的单支座（该方法适用于弯曲半径较小的曲线梁桥上）进行理论研究，通过具体模型建立、计算数据来体现出曲线梁桥支座调整对不均匀支反力的影响。

1 曲线梁桥模型计算

1.1 结构概述

本文采用计算结构模型为30m+40m+30m，曲率半径R=100m，三跨连续曲线箱梁桥。桥型为预应力混凝土变高连续箱梁，梁高由2m渐变为1.5m，横截面为单箱双室。箱梁顶板宽12.5m，底板宽6.5m，翼板宽3m。桥梁设计荷载为公路一级。支座布置见图1，横截面形式见图2。

图1 支座布置图

图2 箱梁横截面主要尺寸图（单位：m）

1.2 支座偏距布置

由于本例曲线桥梁模型为对称结构，故只需针对半边桥跨支座进行调整研究即可。本文通过四种支座调整方式与不偏心支座工况的支座反力进行对比，以寻找支座反力变化规律，支座具体布置见表1。

表1 支座偏心布置表

1.3 建模过程

首先运用AutoCAD绘图软件，画出曲线梁桥线形及主要控制点，接着导入有限元软件midas Civil 2010，建立曲线箱梁节点、单元、支座及相应连接，然后根据支座偏距调整的不同工况进行相应的施工阶段划分，最后运行计算，查看计算结果。具体模型见图3。

图3 曲线箱梁结构模型图

2 计算结果及分析

通过有限元模型分析计算，得到的支座不同偏心工况的支座反力结果如下，具体见表2，支座调整后与不偏心支反力差见表3。

表2 支座不同偏心工况支座反力表

表3 支座调整后与不偏心支反力差对比表

由表2、表3可以看出，2号单支座向曲线外侧偏移0.5m和1.0m，使得自身的支反力降低，对3号单支座基本无影响，而使两端1号和4号抗扭双支座外侧支反力减小，内侧支座反力增加，且离2号支座较近的1号支座反力变化较大，故可以通过调整曲线梁桥中墩单支座来调整自身支座及两端抗扭双支座不均匀反力；1号抗扭双支座偏移±0.5m和±1.0m时，对2号、3号单支座及4号双支座反力没有影响，而使自身的内侧支座反力增加，外侧支座反力减小，但支座总反力不变，该种措施可以根据需要来调整两端抗扭双支座自身的不均匀反力。

3 结语

曲线梁桥结构受力特性比同等跨径的直线梁桥受力复杂，其支座反力及曲梁内力的不均匀程度受多种因素的影响，主要包括：曲线曲率半径、支座布置形式、荷载布置形式等。而在实际工程中设置支座预偏心确实是一种简单有效的方法，不仅能调整支座不均匀反力，而且可以是曲梁的横向扭矩得到很大改善。因此，预设支座偏心是一种不需要增加任何投资而达到改善曲梁受力、节约材料目的的好办法。

参考文献：

[1] 邵荣光，夏淦.混凝土弯梁桥[M].南京：东南大学交通运输工程系，1991.

[2] 孙广华.曲线梁桥计算[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3] 苏永刚.连续弯桥支反力调整.山西：山西建筑.