曲线连续箱梁桥侧倾和支座脱空原因分析

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1、◎曲线连续箱梁桥侧倾和支座脱空原因分析李洁，李国平(同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：针对国内曲线连续箱梁桥近年出现的支座脱空甚至侧倾的事故，以钢筋混凝土曲线连续箱梁为对象，采取空间有限元方法，研究在重力、汽车荷载及梯度温度作用下的支座反力，分析汽车荷载对结构抗侧倾性能的影响及可能引起事故的主要原因。研究表明，梯度温度作用对曲线连续箱梁的支座反力有很大影响，而曲线连续箱梁是否发生侧倾不能简单由支座是否脱空来判断，必须进行空间计算才能确定结构整体的抗侧倾性能。关键词：曲线连续箱梁桥；汽车荷

2、载；梯度温度；支座脱空；侧倾0引言算跨径的曲线长为(19。4+20．0+19．4)VEt，支座的平近年来我国修建了很多高等级公路和城市道路，面布置如图2所示，其中各支座约束情况见表1[。曲线连续箱梁桥得到了广泛的应用口]。随着数量的增圆心角与曲率半径r的关系，如表2所示。多，曲线连续箱梁内侧支座脱空甚至侧倾的事故不断表1支座约束情况出现，因而越来越受到设计人员的重视。支座边支1外)边支1内)中支1中支2边支2外)边支2内)一般情况下，直线连续箱梁的支座反力能直观反映XOO01OO结构是否会发生侧倾

3、。但曲线连续箱梁的支座并不布YOO11OO置在一条直线上，支座反力不能直接反映其是否会发生Z111111侧倾，必须经空间计算才能判断结构整体的抗侧倾能表2圆心角及曲率半径r的关系力。普遍认为，汽车荷载是导致曲线连续箱梁发生支座击061213．51824脱空甚至侧倾的主要原因[2]，而分析表明，梯度温度对r／m572．96286．48254．6190．99143．24曲线连续箱梁支座脱空的影响是不容忽视的。击303642485460曲线箱梁主要用于高等级公路和城市高架桥的立r／ml14．6O95．5

4、81．971．663．757．3交与匝道L2]，一般为三跨或多跨曲线连续箱梁结构，边支座2(外)双车道布置。本文以标准跨径(20+2O+2O)m的等高度、单箱室钢筋混凝土曲线连续箱梁为例(图1)，考虑中墩为独柱构造，在计算跨径、曲线长度及截面尺寸图2支座平面布置图均相同的情况下，分析曲线连续箱梁圆心角从0。至6O。的变化时，汽车荷载对支座反力和结构抗侧倾性能的2结构自重支座反力分析及自重合力通过线的确定影响，以及梯度温度引起的支座脱空问题。2．1结构自重支座反力分析?ooo根据上述分析模型，得到结

5、构自重作用下的各支_ll．ll座反力R随圆心角的变化曲线如图3所示。§400，：虽望÷600量350o、3000．⋯：25oo15oo400015oo，^，2ooO1／2跨中截面1／2支点截面1500l0005o0图1混凝土梁关键截面(单位：mm)01结构分析模型一边支座l(2)t~b一边支座l(2)内一中支座1(2)采用桥梁空间有限元分析程序分析时，连续梁计图3结构自重作用下的支座反力R(kN)随圆心角I。)的变化曲线收稿日期：2O11—11—22No42011上踢参钮47◎在自重作用下，当圆心

6、角咖从0。到6O。变化时，两个中支座反力几乎没有什么变化；而随着圆心角的增大，边支座l、2(外)的支反力不断增大，且表现越来越明显。2．2结构自重合力通过线确定曲线连续箱梁在不利情况下，可能发生绕最外侧一边支座1(2)外—一边支座1(2】内一中支座l(2)支座连线侧倾的事故，故需计算各种作用对最外侧支图5汽车荷载单独作用下的支座反力R(kN)座连线产生的侧倾和抗侧倾力矩。为此，需要确定与随圆心角币(。)的变化曲线与最外侧支座连线平行的结构自重合力通过线，将结根据汽车荷载和结构自重作用下的支座反力，

7、计构自重的作用等效为作用在该直线上的一个集中力，算各支座反力相应的影响系数(汽车荷载／结构自以便计算绕最外侧支座连线的抗侧倾力矩。当圆心角重)，并绘制其随圆心角的变化曲线(图6)。咖为0。至12。时，最外侧支座连线为两个边支座l、2(外)的连线(图4a))；当圆心角咖为18。至6O。时，最外汽车荷载作用下A一曲变化曲线～—＼侧支座连线为两个中支座的连线(图4b))。当圆心角，—．’_—-—’．_—咖为13．5。时，上述两条支座连线重合，两个边支座●-_．(外)与两个中支座在一条直线上。612182

8、4303642485460o00Ooo根据曲线连续箱梁的构造特点，计算得到的结勋构∞加m∞m∞∞：∞—∞——-一．一————————～—～一自重的合力通过线L1与最外侧支座连线L2的距离X一边支座l(2)外—一边支座l(2)内—一中支座l(2)随圆心角咖的变化如表3所示。图6汽车荷载作用下的影响系翻随圆心角{。)的变化曲线随着圆心角从6。到60。变化，各支座反力的绝对值a10。-12。均呈先增大后减小的趋势，当圆心角为13．5。时，两个最外侧支座连线边支座(外)与两个中支座几乎在一