曲线钢箱梁支座反力分析和脱空控制

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1、曲线钢箱梁支座反力分析和脱空控制孙全胜，张清晨，张双29曲线钢箱梁支座反力分析和脱空控制孙全胜。张清晨。张双(东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040)摘要：哈尔滨市香滨路连续曲线钢箱梁在初始设计支承条件下，最小验算支反力出现负值。为防止桥梁运营阶段支座脱空，对桥梁上、下部结构产生附加病害，根据曲线钢桥特点，采用有限元法及相关推导公式对负支反力产生的主要原因进行分析，经分析，曲线梁桥曲率的存在、横截面尺寸的分布特点以及钢箱梁自重小是导致支座脱空的主要原因。以此为基础，提出设置配重和支座预偏心的综合支座脱空控制方法。实践证明：在梁端配置适当重量后，负支反

2、力会明显减小，再进行适当支座偏移后即可达到设计支反力要求。通过静载试验进一步验证了该法具有良好的实际效果。关键词：曲线桥；钢箱梁；支座；脱空；控制中图分类号：U448．213；U443．36文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)02—0029—051工程概况2原设计支座最小反力验算近年来，城市交通拥挤状况越来越严重，为顺应香滨桥支座最小反力验算采用MIDASCivil有城市交通发展，许多小半径曲线异型桥应运而生。限元软件的梁格法建立计算模型，纵梁根据腹板数哈尔滨市香滨桥就是这样一座位于小半径曲线上的设置3根，截面为整体截面在顶底板1／

3、3处分割后三跨连续钢箱梁桥，该桥始于PM9号墩，至PM12部分，截面特性根据参考文献[2]设置。各纵梁问利号墩结束，平面线形由缓和曲线、半径100ra的圆用间距为2m的横向单元连接，其截面为考虑实际曲线以及直线构成。上部结构为单箱双室钢箱梁，横隔板影响并进行抗弯惯性矩、抗扭惯性矩Jz梁高1．8m，顶板宽11．8m，悬臂长2m。下部结构等特性修改后的工字形截面，全桥共计342个单元。采用Y形单墩。最初设计时各墩上支座布置见图对于约束条件，采用局部坐标系下的弹性连接模1，均为间距3m的双支座对称布置。但在进行最拟L3]，根据实际支座的布置和受力特点，只在

4、外侧固小支反力验算时，有负支反力出现，会出现支座脱空定支座处进行竖向Dz和切向D两方向约束，其它问题。为避免运营阶段由此所造成的上、下部结构外侧支座只进行竖向约束；对于内侧支座只在固定破坏口]，需根据负支反力产生的原因增加有效的支支座处进行切、径、竖三向约束，其它内侧支座进行座脱空控制设计。径向Dr和竖向Dz约束。支座最小反力验算主要考虑自重、二期恒载以圈1香滨桥平面与支座布置收稿日期：2011—08一O8基金项目：东北林业大学研究生论文资助项目作者简介：孙全胜(1968-)，男，教授，1993年毕业于东北林业大学道路与桥梁工程专业，工学学士，199

5、6年毕业于东北林业大学林区道路与桥梁工程专业，工学硕士，2005年毕业于东北林业大学机械设计与理论专业，工学博士，2007年于北京工业大学土木工程专业博士后出站(E-mail：475685880@qq．corn)。30世界桥梁2012，40(2)及各荷载组合作用Ⅲ。组合中考虑各可变荷载具体合1(1．0X恒载+1．O×汽车)、组合2(1．o×组合1+为：汽车荷载采用城市A级；整体降温39℃，升温1．O×最不利温度梯度+1．0×最不利整体温变)和32℃；结构梯度温度取桥面升温8．5℃，降温为其组合3(1．O×组合2+1．0×支座沉降)4种工况下1／2；支

6、座沉降按5mm组合。验算时考虑恒载及组的最小支反力(见表1)。表1原设计各支座最小支反力验算kN验算荷载F91F92F121Fl2—2恒载927．31005．3组合1296．5406．3组合2256．7370．7组合3274．5357．2注：一表不i号墩J号支座的支反力。从表1可以看出，PM9号墩两支座由恒载产生结构中心线的反力分布明显不均匀，但都保持为正值。而当考虑汽车荷载后，PM9—2号支座最小反力开始变为负值，由于支座不能对梁体提供向下的拉力，在运营期间该支座处可能发生脱空现象。当继续加入其它可变荷载时，PM9—2号支座负反力不断增大，但其图3

7、PM9号支座梁段受力图示增大值较小。值；L。一、L。一。分别为相应反力的扭矩力臂，符号相反。3支座脱空原因分析将式(1)应用于香滨桥恒载作用时可知是TP。根据表1中验算荷载作用下支反力的变化规引起香滨桥恒载支反力的分配不均，造成内侧支座律，结合香滨桥自身构造特点，可以得出PM9—2号反力小，外侧支座反力大。支座产生负反力的主要原因。(2)由于曲线梁桥横截面尺寸分布特点，会使(1)由于曲线梁桥曲率的存在使其变为一个弯其在汽车偏载作用下产生比相同跨径的直梁桥更大扭耦合受力体系[5，即在竖向荷载作用下同时出现的扭矩。而当香滨桥的汽车荷载产生的支反力弯矩和扭

8、矩。而由于曲梁内、外侧结构尺寸的不同F。z最小时，汽车荷载正是根据F。的影响线偏心造成恒载非对称分布会加剧这