梁格法在立交橋梁支座選型中的應用

龐 有 貴

(太原市市政工程設計研究院，山西 太原 030002)

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梁格法在立交橋梁支座選型中的應用

龐 有 貴

(太原市市政工程設計研究院，山西 太原 030002)

以太原市奧體中心濱河西路立交工程為例，采用Midas Civil 大型通用有限元分析軟件，對立交橋梁中彎梁的梁格進行了分析，并將其結果與單梁模型作了對比，為立交彎梁橋支座選型及設置提供了依據。

立交工程，彎梁，梁格法，支座

1 工程概況

近幾年太原市的城市道路發展迅猛，主城區道路快速化改造基本完成，新建了一批大型互通立交，為了完善快速路與周邊路網的連接，還需建設部分互通立交。奧體中心濱河西路立交工程就是在此背景下設計的。

奧體中心濱河西路立交工程以現狀健康北街為界分為南北兩個匝道，北側為單向單車道匝道，橋梁寬8 m；橋面寬7 m；南向為單向雙車道匝道，橋梁寬11 m，橋面寬10 m。

北側橋梁起點樁號K0+136.3，終點樁號K0+415.7，橋梁全長299.4 m。全橋共分四聯布置，其中第一聯采用4×20 m等截面連續混凝土箱梁，第二聯采用24 m+31.4 m+24 m等截面連續鋼箱梁，第三、四聯均采用3×20 m等截面連續混凝土箱梁，橋梁寬度8 m。橋墩分為兩種類型，其中分聯處采用帶橫梁雙立柱橋墩，除5號墩采用獨柱墩外，其余均采用花瓶墩，基礎均為承臺配樁基。0號及13號橋臺均采用薄壁橋臺，基礎為承臺配樁基；橋臺后均接匝道引道，兩側設置鋼筋混凝土擋土墻。

南側橋梁起點樁號K0+125.2，終點樁號K0+447，橋梁全長321.8 m。全橋共分五聯布置，其中第一聯采用3×20 m等截面連續混凝土箱梁，第二聯采用3×20 m等截面連續混凝土箱梁，第三聯采用24 m+31.8 m+26 m等截面連續鋼箱梁，第四聯采用2×20 m等截面連續混凝土箱梁，第五聯采用3×20 m等截面連續混凝土箱梁，橋梁寬度11 m。橋墩分為兩種類型，除8號墩采用獨柱墩外，其余采用帶橫梁雙立柱橋墩，基礎均為承臺配樁基。0號及14號橋臺均采用薄壁橋臺，基礎為承臺配樁基；橋臺后均接匝道引道，兩側設置鋼筋混凝土擋土墻。立交橋梁橫斷面見圖1。

2 技術標準

匝道設計車速：30 km/h。

橋下凈空高度：≥5.0 m。

橋梁設計基準期：100年；結構安全等級為一級。

設計荷載：城市—A級。

橋面寬度：

0.5 m(防撞護欄)+7 m(機動車道)+0.5 m(防撞護欄)=8 m(北側匝道橋)。

0.5 m(防撞護欄)+10 m(機動車道)+0.5 m(防撞護欄)=11 m(南側匝道橋)。

橋面縱坡與橫坡：橋面縱坡、平曲線、豎曲線、橫坡按道路線型要求設置。

結構抗震標準：按照GB 18306中國地震動參數區劃圖規定：太原地區抗震設防烈度為8度，地震動峰值加速度0.2g；抗震設防類別：乙類；抗震設計方法選用A類；抗震設防措施等級：9級；抗震重要性系數：橋梁E1作用下取0.61，E2作用下取2.0；橋梁抗震應采取相應的抗震構造措施，設置抗震擋塊。

設計基準溫度：15 ℃。

臺后填土高度控制在3 m左右。

橋梁護欄防撞等級分別為：A 級。

環境類別：Ⅱ類。

3 算例分析

本例取南側橋梁第二聯3×20 m等截面連續混凝土箱梁，轉彎半徑R=45 m。

箱梁是單箱雙室斷面，縱向梁格按照箱梁腹板劃分，來有效模擬原結構的受力特征，為了便于加載車道荷載，在梁截面懸臂端部設置虛擬的縱向梁格單元；基于頂板的劃分方式需強制移動各縱向梁格中性軸使得其與上部結構總體的中性軸基本重合。

為了使梁格模型對荷載靜力分布足夠靈敏，梁格在支點附近和內力變化較大的地方進行加密。橫向梁格在支座附近6 m范圍及跨中2 m范圍的間距為1 m，在其他范圍的間距為2 m，跨中橫隔板的抗彎剛度計入包含它的橫向梁格內。

橫向梁格垂直于縱向梁格連接形成平面梁格模型，添加邊界條件及各種荷載即可完成建模(見圖2)。

支反力分析結果如表1和表2所示。

表1 梁格模型支反力 kN

由于梁格法模型和單梁法模型有些差異，為了使梁格法模型和單梁法模型支反力結果的比較更加直觀，這里使用同一橋墩上左右支座的支反力差值為基數，以各模型同一橋墩上左右支座支反力的平均值為基準，來比較梁格模型和單梁模型，比較結果見表3。

表2 單梁模型支反力 kN

表3 兩模型左右支座支反力差值比較(以梁格模型為基準)

由表3可知，在恒載作用下所有橋墩單梁模型的支反力差值小于梁格模型支反力差值，最大相差4.19%；在標準組合作用下3號和4號橋墩單梁模型的支反力差值大于梁格模型支反力差值，最大相差1.0%，5號和6號橋墩單梁模型的支反力差值小于梁格模型支反力差值，最大相差0.33%；在基本組合作用下4號橋墩單梁模型的支反力差值大于梁格模型支反力差值，相差0.47%，除4號橋墩外的單梁模型的支反力差值小于梁格模型支反力差值，最大相差3.71%。為了更貼近上部結構實際所受支反力情況，建議按梁格法算得的支反力結果來選擇支座型號。

4 結語

梁格法是一種將實體結構等效為桿系結構的高效空間結構分析方法，與實體單元法相比有模型簡單、建模高效、計算量小及計算速度快的優勢，與單梁模型法相比有計入了結構橫向變形效應和提高了計算精度的特點，在寬梁橋及平面異形橋梁受力分析中得到廣泛的應用。

[1] 王富萬，楊文兵.梁格法在橋梁上部結構分析中的應用[J].華中科技大學學報(城市科學版)，2006(7):80-90.

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[3] 黃劍源.薄壁結構的扭轉分析[M].北京：中國鐵道出版社，1983.

[4] 戴公連.橋梁結構空間分析設計方法與應用[M].北京：人民交通出版社，2001.

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[6] 鄭振飛，吳慶雄.斜、彎橋跨分析的廣義梁格法[M].北京：人民交通出版社，1998：66-70.

[7] 羅靜峰，田 楊.梁格法在彎箱梁橋結構分析中的應用[J].鐵道標準設計，2010(20):77-104.

The application of grillage method for selecting the bearing of the overpass bridge

Pang Yougui

(TaiyuanMunicipalEngineeringDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

As the overpass bridge of Taiyuan Olympic Sports Center to Binhe West Road Interchange Project an example, use the APP of Midas Civil to analyze the curved beam of overpass bridge by grillage method, the results compared with single beam model, to guide the selecting the types of bearing and setting it.

overpass, curved beam, grillage method, bearing

1009-6825(2017)06-0214-02

2016-12-14

龐有貴(1985- )，男，助理工程師

U443.36

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