支座布置形式对曲线梁桥力学性能的影响

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1、支座布置形式对曲线梁桥力学性能的影响方诗圣，肖兵，张吉烁，章晓晖49支座布置形式对曲线梁桥力学性能的影响方诗圣。肖兵，张吉烁，章晓晖(1-合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009；2．中国建筑第八工程局大连公司，辽宁大连116011)摘要：为了研究支座布置形式对曲线梁桥力学性能的影响、提出对结构有利的支承形式，以一实际工程中的曲线梁桥为例，采用有限元法分析其在自重、预应力和活载等作用下主梁扭矩、扭转变形和竖向支座反力的特点，研究设置抗扭支座和支座预偏心对曲线梁桥力学性能的影响规律。结果表明：在独柱墩上设置合理预偏心与中墩设置

2、抗扭支座均可以减小曲线梁桥结构的扭矩和变形，有利于梁端内、外支座反力分布趋向均衡。关键词：曲线桥；桥梁支座；布置；力学分析中图分类号：U443．36文献标志码：A文章编号：1671～7767(2011)04—0049—041引言形作分析。随着经济和社会的发展，立交工程在公路和城研究发现设置抗扭支座可改善曲线梁桥的扭矩市道路建设中被越来越广泛地采用，曲线梁桥是高分布，对下部独柱墩设置合理的支点预偏心可以减等级公路和城市快速道路中实现各方向连接的必要小曲线梁桥的扭矩以及端支座竖向反力之差[7]，但手段。然而曲线梁桥受曲率的影响，受力较为复杂

3、，现在研究多是针对独柱点铰支承的跨径不大的曲线具有以下特征：梁体的弯扭耦合效应明显，内梁和外梁桥。对于联长较大(大于100m)的曲线梁桥，仅梁受力不均匀，支座反力的特殊性，墩台受力较复杂在两端设抗扭支座时，弯桥抗扭跨度较大，会使上部等。在曲线梁桥的使用中一些病害相继出现。在弯结构内部产生过大扭矩，因此并不能有效地改善全扭耦合作用下，梁端易翘曲，梁体有向弯道外侧“爬桥的扭矩分布。对于中支点设置抗扭支座的较大跨移”的趋势；较大扭矩可能会导致支座脱空等。这些径曲线梁桥，理论研究目前并不是很多。本文根据都与支座设置有一定的关系[1]。因此，设定

4、合理以上研究，对曲线梁桥在多种支座布置形式下的力的支承形式是保证曲线梁桥安全施工与使用的主要学性能进行详细分析，并得出一些结论。因素之一。3曲线梁桥分析方法2曲线梁桥的支座布置形式曲线梁桥目前常见的分析方法主要有2种：一在支座布置形式上，小半径曲线梁桥通常采用种是解析法，即把弯桥模拟成1根单曲梁，采用纯扭3种布置形式：①全部采用抗扭支承；②两端设置抗转或约束扭转理论计算，横截面内力分析采用横向扭支承，中间设单点铰支承；③两端设置抗扭支承，分布理论，概念清晰，计算简单，与直线桥的分析方中间既有单点铰支承，又有抗扭支承的混合式支法类似，但是

5、该方法对于变截面、变半径弯桥的分析承L3]。近年来，许多学者对曲线梁桥支座形式的选有较大困难。另一种是数值法，如有限元、有限条法用作了一些研究，提出了曲线梁桥在支座设置上应等，单元形式主要有梁单元、板壳单元以及实体单元注意的问题。文献[43对曲线梁桥进行了内力与变等，可以较精确模拟结构的受力行为。国内、外学者形的分析，得出合理的支点预偏心可以减小曲线梁对于分析结构的各种有限元法作了一定研究，得知桥结构的内力与变形；文献Is]对曲线连续梁桥单支梁有限元法在经济和技术上有许多优势]。点支承预偏心距的计算进行了研究，但均没有对全目前工程中常用

6、的曲线梁桥单元模型有：空间桥设置抗扭支承的影响作分析；文献[6]则以一座三梁元模型；空间薄壁箱梁元模型；空间梁格模型；实跨小半径曲线梁桥为例，比较分析不同支座布置形体、板壳单元模型。空间梁元模型依据单纯扭转理式下曲线梁桥的支座反力和扭转，没有就其扭转变论，即将弯梁桥结构当作集中在梁轴心线处的弹性收稿日期：2011—02—23作者简介：方诗~(1962-)，男，教授，1983年毕业于合肥工业大学水利水电工程建筑专业，获学士学位，1988年毕业于合肥工业大学水工结构工程专业，获硕士学位，2002年毕业于中国科技大学固体力学专业，获博士学位(

7、E—mail：fangss@126．corn)。50世界桥梁2011年第4期杆件来处理，并认为受力后不产生翘曲和畸变，就可偏心0．10m)。支座布置形式示意见图3。有研究以将其离散为有限个空间直梁或曲梁单元。空间梁表明，中间墩顶支座固定对弯桥的受力与变形有利，元模型简单，易于程序的实现，但要求桥梁宽跨比不故在11号墩顶限制其3个方向的线位移]。应过大，一般当跨度为边肋或边腹板间距离的3～4倍时方可满足精度。本文实例的曲线梁桥宽跨比不。。(a)方案1(b)方案2大，故采用空间梁元模型。善％4工程实例(c)方案3(d)方案4某一座3联匝道桥

8、的曲率半径为195111，其中图3支座布置形式示意第1联和第3联的上部结构采用预应力混凝土现浇4．3计算结果与分析连续箱梁，跨径为5×25m；第2联上部结构采用先荷载工况考虑4种：①工况1，自重+二期恒简支