曲线梁桥支座设计方法探讨

３ １ 两 端设 置 抗 扭 支 承 。 间设 单 支 点 铰 支承 ． 中 如
示。 在工程条件允许情况 下 ， 这种支座布置方式最 为普遍 。它可以减少 曲线梁 的扭转跨径 ，降低扭 矩， 改善 曲线 桥 内外 侧 支 座反 力 的分 布 。 常 固定 通 支 座 一般 布置 在 中间 桥 墩 顶 的 内弧 侧 ，限 制 纵 横 向位 移 ； 向支 座 置 于 外 弧侧 ， 许 梁 体 向 内弧 收 定 允 缩位移 。 对于采用双支座 的全联抗扭 布置方式 ， 同 样 采用如 图 ４所示的曲线梁结构模型 。 计算时 ， 在 所 有 荷 载 工 况 都 不 变 的 前提 下 ，支 座布 置 分 ２种 工况 。工 况 １ 支 座 对 称 布 置在 梁 底 ， 座 间距 为 ： 支 ３ｍ； 况 ２： 部 外 侧 支 座 在 梁 底 向 外 弧 偏 移 工 端 ５ｍ ， 其余 为 ３ｍ 其计算结果见表 ２ 。 所列 。 从表 ２ 可 以看 出 ， 于小 跨 径 曲线 梁 桥 ， 全 联 布置 双 支 对 在 座情况下 ， 支座 反 力 均 表 现 为外 侧 力 大 于 内侧 力 ，
０ 前 言
随着 城 市 交 通 的发 展 ，由 于 线 形 限制 和 城
市 交 通 功 能 的需 要 ，小 半 径 曲线 梁 桥 在 道 路 立 交 工 程 中得 到 普 遍 应 用 。 曲线 梁 桥 受 力 复杂 ， 计 因 设
２ 工 程 简 介
本 文 以某 匝 道 桥 为 例 ， 该 匝 道 桥 支 座 反 力 对 进 行 分 析 。该 匝道 桥 为等 截 面 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 桥 ， 径 布 置 为 ２ ２ ＋ ６ ｍ ， 径 为 跨 ６ ｍ＋ ６ ｍ ２ 半 ５ ３ｍ。单 箱 单 室 截 面 ， 车 道 ， 中跨 中 断 面与 支 双 其 座 断 面形 式 有 所 不 同， 别 见 图 １ 图 ２所 示 。箱 分 、 梁 顶 板 宽度 为 ９ｍ， 底 宽 为 ４ｍ， 高 １８ｍ， 梁 梁 ． 跨 中腹 板 厚 ０ ４ 支 点 腹 板 厚 ０８ｍ， 用 斜 腹 板 ． ５ｍ， ． 采
集 中荷 载 ２ ４ｋ ６ Ｎ。
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梁 桥 ， 究 其 支 座 反 力 的分 布 十 分 重 要 。 研
１ 曲线梁 桥 支座 及布 置 方式
顺 桥 向， 座 的布 置 方 式 要 综 合 曲 率半 径 、 支 单 跨跨径 ， 以及 一 联 的跨 数 等 因 素来 考 虑 【 通 常 有 。
间 设单 支点 支 承 ；． 端 设 置 抗～ ＼ 承 ， 间设 单 ｄ两 扭 点 中 支 成 、 Ｉ、 ｆ ＼ 中 阿 对 支 点偏 心 支 承 ，来自图 ３所 示 。 见 ’
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部
矩 分 布 会 趋 向 均衡 。 ３２ 全 联 设 抗 扭 双 支 座 ． 全 联 采 用 抗 扭 支 承 方 式 布 置 支 座 如 图 ３ａ所
和 施 工 难 度 较 大 ， 梁 体 抗 扭 设 计 考 虑 不 足 ， 引 若 会 起 以下 病 害 ： 固结 墩 墩 身 开 裂 ， 梁 平 曲线 圆弧 内 主 侧 出现 水 平 裂 缝 ； 曲线 内侧 支 座 脱 空 ； 体 向外 侧 梁 加速偏移 ， 致支座 、 导 伸缩 缝 的 剪 切 破 坏 和 平 曲线 超 高 的丧 失 ， 至 翻 转 落 梁 。 甚 近年 来 ， 频 出 现 曲线 梁 桥 整 体 侧 移 、 塌 的 频 垮 事故 ， 其原 因， 要是 由支座布 置不合理 ， 究 主 以及 其 他 方 面 的 原 因 引 起 。 因为 支 座 的布 置 情 况 决 定 了 全 桥 的计 算 图 式 ， 而 影 响 全 桥 的 内 力 分 布 。 从 桥 梁 建 成 后 ， 运 营 期 间 受 环 境 温 差 、 辆 荷 载 等 在 车
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垒联设置抗扭支承
ｂ端部设置扰扭支承 ，中闻混合支承 ． 端
一／ ＼／ ＿
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设 置 抗 扭 支 承
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中 阿 偏
图 ３ 交 座 布 置 方 式 图
～ ＼ 肇 点
这种支 承布置 形式 如 图 ３ｃ所示 ， ． 在结构 布 局和美观上有许多优点 ， 车视野开阔 ， 行 适合于城 市 高 架 桥 。 曲率 半 径 较 小 时 ， 当 一般 在 中间 墩 处设 居 中 的 固定 支 座 （ 应 桥 墩 处 受 力 较 大 ） 或 设 切 相 ； 向 固定 ， 向允 许 位移 的单 向 固定 支 座 （ 径 相应 桥 墩 处 受 力较 小 ）但 这 ２种方 案 曲线 梁 所 承 受 的恒 载 。 及 活载 扭 矩 都 不 能 通过 中 间 支 承传 至桥 墩 ，只 能 由 两端 设 置 的 抗 扭 支 承来 传 递 ，单 支 点 支 承 只起 到减 少 弯 曲长 度 的 作用 ，此 时连 续 梁 的 全长 成 为 原 因在于 曲线会使梁体在 自重 和活 载作用下产生 受 扭 跨 度 ， 致 使 主梁 产 生 过 大 扭矩 ， 向变 位 不 向曲线外侧的扭矩 。该扭矩必须通过两侧支反力 会 径 易控 制 。另 外 ， 营 时汽 车 离 心力 也是 指 向外 侧 ， 运 的不 同 来 平 衡 。 使 主梁 产 生 向外 弧方 向 翻转 的扭 矩 。 因此 ， 了克 为 服独 柱 单 支 点 支 承 给 主梁 带 来 过 大 的扭 矩 ，设 计 中最 好 的处 理 方 法是 将 中 间墩 支 座 向外 侧 偏 移 一 定 的距 离 ， 以调 整 全 联 的 扭 矩分 布 ， 小 梁 端 的扭 减 矩 ， 到接 近 直 梁 的平 衡 状 态 。 同 时 ， 可 以有 效 达 还 地 降 低 恒 载 作用 下 固定 墩 的横 向弯 矩 ，防 止 墩 顶 出现裂缝 。 具体调整方法是 ， 计算 出曲线梁在 自重 和 预 应 力荷 载作 用 下 的 扭 转 角 ，通 过 调 整 支 座 的 偏心 ， 使支点和跨 中截面的扭转角接近相等（ 一般 方 向相反 ）同时控制 主梁各截面的扭转 角和扭矩 ， 值， 使主梁调整到最 佳平衡状态 。计 算时 ， 在所有 图 ４ 全联 设置 抗扭 支座示 意图 荷 载工 况都 不 变 的前 提 下 ，分 ３种 工况 对独 柱 墩 表 ２ 支座 反 力计 算结 果一 览表二 点 铰 支 承设 置 预 偏 心 进 行计 算 。工 况 １ 单 点支 承 ： 支 座 布 置 在 梁 底 中线 上 ； 况 ２ 单 点 支 承 支 座 布 工 ： 置 在 梁 底 向外 偏 移 ０３１ 处 ； 况 ３ 单 点 支 承 支 ．Ｔ Ｉ 工 ： 座 布 置 在梁 底 向 外偏 移 ０５ｍ 处 。其 计 算 结 果 见 ． 表 １ 列。 所 从 表 ｌ中 可 以看 出 ，支 座 偏 心 对 恒 载 及 活 载 另外 ， 特 别 注 意 小半 径 曲 线 梁跨 径 较 大 时 ， 要 下 主梁 扭 矩 分 配 影 响较 大 ，当支 座 向外 侧 适 当偏 依 照 力 总 是 沿最 短 路 径 传 递 的原 理 ，该 大 跨 自重 移后 ， 座 反力 分布 会 趋 向均衡 ， 映 在 梁 体 上 扭 所 需 的 支 座 反 力 首 先 由接 近 跨 中的 支 座 承 担 ， 支 反 其
外 荷 载 的作 用 ， 出 现 一 些 诸 如 爬 移 、 转 、 侧 会 扭 内 支 座 脱 空 现 象 等 ， 这 些 问 题 在 设 计 时 ， 以 通 而 可 过 调 整 支 座 的 布 置 方 式 加 以解 决 …。因此 ， 曲 线 对
形式， 计算 荷载为公路 Ｉ ， 级 均布荷 载 １ ． ｋ ／ ， ０５ Ｎｍ
制 了 下 部 结 构 桥 墩 的位 置 ， 扭 支 座 的应 用 也 有 抗 横 桥 向， 曲线 梁 桥 通 常 采 用 抗 扭 支 撑 和 点 铰 支 撑 两 种 形 式 ｌ 。抗 扭 支 座 能 有 效 地 改善 梁 体 的扭 转 ３ 】 变 形 ； 铰 式 支 座 只 是 相 应 地 减 小 了 曲线 梁 桥 的 点 抗扭长度 ， 传递力 ， 只 而不 能 承 担 弯矩 ， 过 设 置 通 定 的横 向预 偏 心 ， 到 人 为 地 调 整 梁 内扭 矩 分 达
２１ 年 ７ ０１ 月第 ７ 期
城 市 道桥 与 防 洪
桥梁结构
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曲线 梁桥 支座 设 计 方法探 讨
王 强
（ 圳 市市 政设 计研 究 院有 限公 司 ， 东深 圳 ５８２ ） 深 广 １０ ９
摘 要 ： 文 针对 曲线 梁 桥支 座在 使 用 中出现 的诸 如 爬移 、 该 扭转 、 内侧 脱 空 等现 象 ， 出在支 座 设计 时 ， 提 可通 过 调整 支座 的布
三 种 布 置 方 式 ： 部 设 置 抗 扭 支 座 ； 中 设 置 独 全 跨 柱 墩 点 铰 式 支 座 ； 扭 支 座 和 点 铰 式 支 座 混 合 设 抗 置 。对 城 市 立 交 ， 由于 路 线 和 路 旁 建 筑 的制 约 ， 限
图 １ 中 间墩 截 面图 （ 单位 ：ｍ ） ｃ
一
图 ２ 分 联 墩 截 面 图 ｛ 位 ：ｍ ） 单 ｃ
３ 支 座 布 置 对 扭 矩 的 影 响
曲线 梁 桥 的 扭 矩 反 映 到 支 承上 就 是 左 、右 支 座反力的差异 。 当扭 矩 较 大 时 ， 支 座 的反 力 值 相 各 差 会 很 大 ， 时甚 至会 产 生 反 方 向 的 力 。 因 此 ， 有 在
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桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２１ 年 ７ ０１ 月第 ７ 期
表 １ 支 座反 力计算 结果 一览表
形 式 调 整 主 梁 扭 矩 分 布 ： ．全 联 采 用 抗 扭 支 承 ； ａ ｂ两端 设 置 抗 扭 支 承 ， ． 中间 既 有 单 支 点 支 承 ， 有 一 承 支 一 姐 量 ／ 又 抗 扭 支 承 的 混合 式 支 承 ；． 端 设 置 抗 扭 支 承 ， １两 ２ 中