连续梁桥桥墩顺桥向水平力分配分析论文

连续梁桥桥墩顺桥向水平力分配分析

摘要：本文通过对连续梁桥桥墩承受水平力特点，分析了引起桥墩顺桥向水平力的几个要素，并对各要素的计算方法进行了深入的探讨，为桥梁工程柔性墩的设计、施工提供了理论参考和计算分析依据。

关键词：柔性墩；收缩；徐变水平力；抗推刚度；制动力；温度力中图分类号：u448.21+2文献标识码：a 文章编号：

1引言

连续梁桥墩顶水平力的计算方法与刚性桥墩的计算具有很大的差异，连续梁桥施工完成后，受温度变化、混凝土收缩、徐变及汽车制动力影响，墩顶产生顺桥向水平力。对墩顶水平力如何分配进行分析研究，了解桥墩在顺桥向水平力作用下的工作机理，对于桥墩设计的合理性及优化具有重要的意义，桥梁上部的水平力往往根据墩台及支座的抗推刚度的集成状况进行分配和传递，计算出墩台及支座的抗推刚度后进行水平力的分配。

2柔性墩连续梁桥顺桥向水平力计算分析

2.1 墩台抗推刚度计算

假设一联n孔连续梁桥，其中一桥墩设置固定支座，其余均为活动支座。则第i个桥墩的刚度为ki，支座所有竖向荷载为ni,此联所受总的制动力为t，活动支座的摩擦因数为u，在温度作用下第i 个桥墩产生的位移为δy。

连续梁桥柔性墩的分析计算中，若不考虑梁在水平力作用下的顺桥

向变形，则一联中各桥墩的水平位移相等，各墩承受的水平力由其自身的抗推刚度决定，由汽车制动力产生的各墩水平力可按下式计算：

图1 桥墩位移示意

墩顶的抗推刚度指墩台产生单位水平位移所需的力，墩顶的集成刚度为支座的抗推刚度串联而成，假设为桥墩的抗推刚度，为支座的抗推刚度，当墩顶作用水平力时，墩顶产生的水平位移为，支座产生的剪切变形为。则：

由于总位移：

令：

墩台和支座的集成刚度为：

图2 桥墩顶抗推刚度计算模型

2.2 支座的抗推刚度计算

橡胶支座的抗推刚度：

式中：n—一排支座的个数；

—每个橡胶支座的面积；

—橡胶支座剪切模量；

—橡胶支座厚度。

2.3 桥墩顶抗推刚度计算

式中：—桥墩顶抗推刚度；

—一排墩柱数；

—墩身混凝土的弹性模量；

—毛截面惯性矩；

—桥墩高度。

3顺桥向水平力的分配

计算出一联墩台的集成刚度，则可按集成刚度比进行顺桥向水平力的分配，顺桥向水平力包括：制动力；温度影响力；混凝土的收缩、徐变产生的水平力。

3.1 制动力的计算

桥墩支座与主梁间相对位置不同，其计算方法也有一定的区别，当桥墩支座与主梁间无相对滑动时,计算方法如下：

桥墩支座与主梁间存在相对滑动时，计算方法如下：

其中：—墩台组合抗推刚度总和；

—支座滑动墩的抗推刚度；

—摩擦因子。

3.2 温度影响力计算

温度变化造成一定的温差，温差引起桥梁的伸缩变化，为了抵抗梁板间的位移，从而产生了水平力，其力的大小与支座形式有关，由梁的温度变化引起的水平计算，首先确定要确定温度变化的临界点与桥跨起点位置之间的距离：

温度水平力计算：

其中：

；

—桥梁上部结构的膨胀系数；

—温度差；

—各墩台距温度变化临界点的距离；

—墩台距离起算点的距离。

4计算实例

某跨径为25m的连续梁桥，其中一联为5跨125m双向六车道连续梁桥。采用固定的盆式支座，墩柱混凝土的弹性模量，桩基混凝土的弹性模量，下部结构为柱式墩，嵌岩桩基。

4.1 计算总的制动力

根据《公路桥涵设计通用规范》规定计算，其中,,一个车道汽车制动力：

总的汽车制动力：

表1墩顶水平力计算结果汇总表

5小结

连续梁桥墩顺桥向水平力按抗推刚度分配的方法考虑墩梁共同作用计算，先进行收缩徐变、温度变化计算，然后进行制动力计算，计算中并考虑支座的影响，此种方法分配方式在其他水平力的计算中也可应用。