论文部分内容阅读
摘 要：以某公路匝道桥为实例，运用桥梁博士结构分析软件，对不同支承布置条件下的桥梁横向抗倾覆稳定性验算结果进行分析，为今后类型工程支承布置方式选择提供参考。
关键词：小半径;曲线梁桥;支座布置;抗倾覆稳定性;横向抗倾覆稳定性系数
中图分类号：U441 文献标识码：A
0 前言
随着我国交通建设的快速发展，高速公路中的互通枢纽、城市互通立交中的小半径曲线梁桥日益增多。互通匝道桥最常见的上部结构形式为连续箱梁，该种桥型结构空间受力复杂，主要受力特点是当主梁截面发生竖向的弯曲时，由于曲率的影响会产生耦合扭转，当梁产生扭转时也会导致梁的竖向弯曲，即“弯扭耦合效应”。在弯扭耦合效应下，曲线桥的变形大于同跨度的直线桥变形，其曲线外边缘的挠度大于曲线内边缘的挠度。当布置有双支座或多支座时，曲线桥曲线外侧的支点反力明显大于曲线内侧的支反力，有时甚至会出现曲线内侧的支反力为负反力的现象。而且，曲率越小，桥越宽，这一趋势更加明显[1]。因此，该类桥梁的支座横向布置形式显得尤为重要。本文根据某工程实例，对不同支承布置方式下的桥梁横向抗倾覆稳定性进行分析，为今后小半径曲线桥的支承布置方式选择提供参考。
1 计算模型
计算模型根据某公路曲线半径为60 m的匝道桥建立，桥梁上部结构为3×20 m钢筋混凝土连续箱梁，桥宽8.75 m，梁高1.5 m。通过桥梁博士计算分析软件建立桥梁模型，分析在6种不同的支承布置条件下桥梁的抗倾覆验算结果。
主要计算参数为：①桥面铺装荷载：26.2 kN/m;②桥梁护栏（每侧）：11.8 kN/m;③汽车荷载：公路—Ⅰ级。
2 曲线梁桥的抗倾覆稳定性
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）提出了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求：
表1为6种不同的支承条件下桥梁的抗倾覆验算结果。
通过比较6种支承布置条件下桥梁的抗倾覆稳定性系数可知，当增大双支座的支座间距时可改善外侧和内侧支座反力分布不平衡的现象，抗倾覆稳定性系数最大，结构最安全;支座间距较小时抗倾覆稳定性系数小，存在抗倾覆稳定性系数不满足规范要求的情况;双支座设置横向偏心时对抗倾覆稳定性系数的提高不明显。
3 结论
文中通过对某公路小半径曲线箱梁桥6 种支承布置方式进行箱梁内力与抗倾覆稳定性能的比较，通过有限元模型分析得出以下结论：
（1）工程中小半径曲线梁桥的支承方式尽可能地采用抗扭型支承方式，以免发生曲线梁内侧卸载、外侧加载的现象[3]。曲线梁桥尽量采用双支座或多支座，可有效地提高主梁的横向抗扭性能，保证其横向抗倾覆稳定性。
（2）小曲线半径梁桥曲线内外侧的支座竖向反力差值较大，为保证支座的承载力满足要求，同时兼顾工程的经济型，设计时可分别对箱梁曲线内外侧支座进行选型设计。
（3）对于支座布置，有条件时尽可能增大支座间间距，对于小半径曲线箱梁梁窄桥，应优先考虑箱梁底板宽度较宽的直腹板梁型，提高其抗倾覆稳定系数。
（4）对于半小径曲线梁桥，主梁扭转作用较大，尤其对于预应力混凝土箱梁，在预应力钢束径向力的作用下，主梁的橫向扭矩、扭转变形更大。因此，当桥梁墩高较高时，中墩可采用墩梁固结的形式，降低墩柱的弯矩并减小主梁的横向扭转变形。
参考文献：
[1]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2003.
[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG3362-2018[S].北京：人民交通出版社，2018.
[3]胡志稳.小半径曲线梁桥支承方案设计优化[J].湖南交通科技，2016（06）：174-175.
关键词：小半径;曲线梁桥;支座布置;抗倾覆稳定性;横向抗倾覆稳定性系数
中图分类号：U441 文献标识码：A
0 前言
随着我国交通建设的快速发展，高速公路中的互通枢纽、城市互通立交中的小半径曲线梁桥日益增多。互通匝道桥最常见的上部结构形式为连续箱梁，该种桥型结构空间受力复杂，主要受力特点是当主梁截面发生竖向的弯曲时，由于曲率的影响会产生耦合扭转，当梁产生扭转时也会导致梁的竖向弯曲，即“弯扭耦合效应”。在弯扭耦合效应下，曲线桥的变形大于同跨度的直线桥变形，其曲线外边缘的挠度大于曲线内边缘的挠度。当布置有双支座或多支座时，曲线桥曲线外侧的支点反力明显大于曲线内侧的支反力，有时甚至会出现曲线内侧的支反力为负反力的现象。而且，曲率越小，桥越宽，这一趋势更加明显[1]。因此，该类桥梁的支座横向布置形式显得尤为重要。本文根据某工程实例，对不同支承布置方式下的桥梁横向抗倾覆稳定性进行分析，为今后小半径曲线桥的支承布置方式选择提供参考。
1 计算模型
计算模型根据某公路曲线半径为60 m的匝道桥建立，桥梁上部结构为3×20 m钢筋混凝土连续箱梁，桥宽8.75 m，梁高1.5 m。通过桥梁博士计算分析软件建立桥梁模型，分析在6种不同的支承布置条件下桥梁的抗倾覆验算结果。
主要计算参数为：①桥面铺装荷载：26.2 kN/m;②桥梁护栏（每侧）：11.8 kN/m;③汽车荷载：公路—Ⅰ级。
2 曲线梁桥的抗倾覆稳定性
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）提出了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求：
表1为6种不同的支承条件下桥梁的抗倾覆验算结果。
通过比较6种支承布置条件下桥梁的抗倾覆稳定性系数可知，当增大双支座的支座间距时可改善外侧和内侧支座反力分布不平衡的现象，抗倾覆稳定性系数最大，结构最安全;支座间距较小时抗倾覆稳定性系数小，存在抗倾覆稳定性系数不满足规范要求的情况;双支座设置横向偏心时对抗倾覆稳定性系数的提高不明显。
3 结论
文中通过对某公路小半径曲线箱梁桥6 种支承布置方式进行箱梁内力与抗倾覆稳定性能的比较，通过有限元模型分析得出以下结论：
（1）工程中小半径曲线梁桥的支承方式尽可能地采用抗扭型支承方式，以免发生曲线梁内侧卸载、外侧加载的现象[3]。曲线梁桥尽量采用双支座或多支座，可有效地提高主梁的横向抗扭性能，保证其横向抗倾覆稳定性。
（2）小曲线半径梁桥曲线内外侧的支座竖向反力差值较大，为保证支座的承载力满足要求，同时兼顾工程的经济型，设计时可分别对箱梁曲线内外侧支座进行选型设计。
（3）对于支座布置，有条件时尽可能增大支座间间距，对于小半径曲线箱梁梁窄桥，应优先考虑箱梁底板宽度较宽的直腹板梁型，提高其抗倾覆稳定系数。
（4）对于半小径曲线梁桥，主梁扭转作用较大，尤其对于预应力混凝土箱梁，在预应力钢束径向力的作用下，主梁的橫向扭矩、扭转变形更大。因此，当桥梁墩高较高时，中墩可采用墩梁固结的形式，降低墩柱的弯矩并减小主梁的横向扭转变形。
参考文献：
[1]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2003.
[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG3362-2018[S].北京：人民交通出版社，2018.
[3]胡志稳.小半径曲线梁桥支承方案设计优化[J].湖南交通科技，2016（06）：174-175.