不同支承形式下曲線梁橋的抗傾覆穩定性研究

付 琴 琴

(重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074)

0 引言

隨著交通事業的飛速發展，為了更好的服務于城市交通，節約橋下凈空以及美觀的要求，越來越多的曲線梁橋出現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生扭矩，“彎—扭”耦合效應比較明顯，在此種情況下更容易出現支座脫空甚至橋梁傾覆的現象。橋梁傾覆在國內外也屢見不鮮，因此對于曲線梁橋的受力和抗傾覆穩定性研究也很有必要。而支承的合理布置能使上下部結構受力更加合理，提高結構的整體穩定性，因此本文運用結構分析軟件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，并以此來對其穩定性展開探討，得出一種相對于兩者中曲線梁橋穩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

該橋上部結構采用C50混凝土，預應力鋼束采用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，具體結構尺寸如圖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，有效降低了傾覆發生的可能性，但是缺點是下部結構會比較擁擠，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，兩端設置抗扭支承，中間采用單點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構來說比較簡潔。

1.3 荷載形式

除了添加自重、二期、預應力等工況以外，采用最不利的最外側車道荷載加偏載，并施加了系統升溫(降溫)、梁截面升溫(降溫)以及預應力荷載，在此種標準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立節點局部坐標軸，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，內外側反力分布嚴重不均，內外側的支承反力差隨著支承數量的減少而增大。

表1 支承反力匯總表 kN

3 抗傾覆驗算

規范下箱梁橋抗傾覆穩定系數計算公式為：

其中，RGi為成橋狀態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；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定性計算分析，兩種支承形式均通過了抗傾覆穩定性驗算,其中全抗扭支承形式的穩定系數要比單雙支座交替使用支承形式的穩定系數更大。

4 結語

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，有的甚至出現負反力，從而出現支座脫空現象，導致橋梁發生傾覆。如果受條件限制必須采用單雙支座交替的混合支承形式，應經過詳細的計算分析，采用內側配重甚至是墩梁固結的措施來提高曲線梁橋結構穩定性。