前言
眾所周知，影響彎橋受力特性的主要因素除了影響直線橋受力特性的因素外，還受以下因素影響：圓心角、橋梁寬度與曲率半徑之比、彎扭剛度比、扇性慣矩等。支點(diǎn)反力與直線橋相比，有曲線外側(cè)變大、內(nèi)側(cè)變小的傾向，內(nèi)側(cè)甚至?xí)a(chǎn)生負(fù)反力。如果設(shè)計(jì)中沒(méi)有足夠重視，沒(méi)有采取相應(yīng)措施，就會(huì)導(dǎo)致支座脫空，給施工和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全隱患。這與支座的設(shè)置有很大關(guān)系，如果支座設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)邊墩內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)負(fù)反力，可通過(guò)采用邊墩受拉支座或者調(diào)整本聯(lián)支座的布置形式來(lái)調(diào)整支座受力。已通車的某互通匝道橋就出現(xiàn)了施工中邊墩支座脫空的現(xiàn)象。另外，如果施工時(shí)沒(méi)有意識(shí)到彎梁橋支座擺放的重要性，擺錯(cuò)方向，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果。
本文通過(guò)對(duì)某橋的幾種支座布置形式的比較，確定出適合該橋的支座布置形式。
1.工程概況
本文研究對(duì)象為沿江高速公路麻涌互通E匝道2號(hào)橋，本橋孔跨布置為3×25 m，位于半徑R=60 m的圓曲線上，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)梁，C50混凝土，采用單箱單室斷面，腹板斜率為1：4，梁高165 cm，梁頂板寬900 cm，底板寬455 cm，頂板厚25 cm，底板厚22 cm，腹板由40 cm變化至60 cm。
2.計(jì)算分析
本橋采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件Midas/Civil程序進(jìn)行計(jì)算，用空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模。模型見(jiàn)圖1
圖1 空間模型圖
計(jì)算參數(shù)如下：混凝土密度為26 kN/m
3，，混凝土其它參數(shù)同橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范要求。鋪裝采用12 cm厚C40防水混凝土。
設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)速35 km/h。整體溫度采用25℃，梯度升降溫按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》執(zhí)行。車道的橫向布置按實(shí)際最不利情況布置進(jìn)行計(jì)算。
以下計(jì)算均在以下前提進(jìn)行：模型相同，工況相同，邊墩支座形式相同（設(shè)置雙支座，支座間距270 cm，不設(shè)置偏心），僅僅改變中墩支撐方式。
本文計(jì)算分為以下三部分進(jìn)行比較分析：
(1)中墩單支座設(shè)置形式比較；
(2)中墩單支座偏心設(shè)置比較；
(3)中墩雙支座偏心設(shè)置比較。
通過(guò)以上比較，希冀找出適合于本橋的支座布置形式，并盡量避免設(shè)置受拉支座，使之受力能滿足施工及運(yùn)營(yíng)要求。以下計(jì)算所得值中支座處的反力值是按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)各分項(xiàng)內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行組合。力的方向?yàn)橹ё軌簽檎?，受拉為?fù)。
2.1中墩單支座設(shè)置形式比較：
本聯(lián)連續(xù)梁支座布置如圖2所示，
圖2 支座與節(jié)點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)圖
本比較提出以下三個(gè)方案進(jìn)行分析：
方案一：72號(hào)約束切線方向，為單向支座；
方案二：72號(hào)約束法線方向，為單向支座；
方案三：72號(hào)為雙向支座。
計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1可以看出，方案一支座設(shè)置方式直接導(dǎo)致邊墩支座受力奇異(收縮徐變及溫度產(chǎn)生的支座反力明顯大于其余兩種方案)，這種設(shè)置方式為不合理，但是如果設(shè)計(jì)或施工時(shí)搞錯(cuò)中墩支座約束方向，就會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果；從方案二與方案三計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，這兩種中墩支座設(shè)置方式在各分項(xiàng)內(nèi)力引起的支座反力方面區(qū)別不大，如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中采用這種布置方式，需在邊墩內(nèi)側(cè)設(shè)置受拉支座。
2.2 中墩單支座偏心設(shè)置比較
本聯(lián)連續(xù)梁支座布置如圖3所示。
圖3 支座與節(jié)點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)圖
本比較提出以下四個(gè)方案進(jìn)行分析：
方案一：在72號(hào)支座約束法線方向，為單向支座的前提下，不設(shè)偏心
方案二：72、75號(hào)支座設(shè)置15 cm外偏心；
方案三：72、75號(hào)支座設(shè)置25 cm外偏心；
方案四：72、75號(hào)支座設(shè)置50 cm外偏心。
計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。
從表2可以看出，隨著中墩支座外偏心的增加，由活載外偏時(shí)邊墩內(nèi)側(cè)支座受拉到活載內(nèi)偏時(shí)外側(cè)支座受拉，并且可以看出，在中墩單支座設(shè)置情況下，邊墩內(nèi)外支座的組合反力變化反向進(jìn)行，并且沒(méi)有出現(xiàn)同時(shí)為正的情況，說(shuō)明在本橋情況下，中墩設(shè)置單支座時(shí)，邊墩支座在使用階段總會(huì)出現(xiàn)拉力，這樣，就必須設(shè)置受拉支座，否則就得選擇其它支座設(shè)置方式。
2.3中墩雙支座偏心設(shè)置比較
連續(xù)梁支座布置如圖4所示。
圖4 支座與節(jié)點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)圖
本比較提出以下四個(gè)方案進(jìn)行分析：
方案一：72、73號(hào)與74、75號(hào)支座不設(shè)偏心；
方案二：72、73號(hào)與74、75號(hào)支座設(shè)25 cm外偏心；
方案三：72、73號(hào)與74、75號(hào)支座設(shè)50 cm外偏心；
方案四：72、73號(hào)與74、75號(hào)支座設(shè)100 cm外偏心。
計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。
從表3可以看出，對(duì)雙支座而言，在邊墩支座位置既定的情況，隨著中墩支座偏心值的變化，邊墩的內(nèi)外側(cè)支座反力值變化不是很明顯，并且無(wú)論在哪種方案下，邊墩支座均不出現(xiàn)拉力，說(shuō)明這種支座的設(shè)置方式比較合理；但是從表3計(jì)算結(jié)果可以看出，中墩支座的反力隨偏心的增大發(fā)生變化，隨著偏心的增大，內(nèi)側(cè)支座的反力逐漸減小，外側(cè)支座反力逐漸增加，偏心設(shè)置在25 cm左右時(shí)，中墩支座的受力內(nèi)外側(cè)大致相同，比較合理。
3.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)上述計(jì)算比較，本橋的中墩支座應(yīng)采用雙支座，設(shè)置25 cm偏心，邊墩支座及中墩支座受力比較合理，這樣可避免在邊墩設(shè)置受拉支座，節(jié)省支座設(shè)置費(fèi)用，同時(shí)，也可使梁體受力趨于合理，為其理想狀態(tài)。
從本文的比較可以看出，小半徑彎橋的支座設(shè)置方式需引起極高重視：
(1)設(shè)計(jì)及施工單位應(yīng)重視彎梁橋的支座擺放。
(2)邊墩支座設(shè)置雙支座，以利于梁體抗扭。
(3)在彎梁橋所處曲線半徑比較小的情況下，如果條件允許，中墩要設(shè)置雙支座，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置偏心；否則需根據(jù)實(shí)際計(jì)算情況對(duì)中、邊墩支座設(shè)置進(jìn)行處理。
(4)在條件允許的情況下，盡可能拉大邊墩支座的間距或?qū)叾罩ёO(shè)置偏心以調(diào)整兩個(gè)支座受力情況。
(5)本文的比較沒(méi)有考慮固結(jié)墩的情況，如果支座布置受限，為滿足受力要求，可根據(jù)計(jì)算固結(jié)部分中墩。
本文比較是在邊墩的支座間距既定，不設(shè)偏心的情況進(jìn)行的，從計(jì)算分析結(jié)果來(lái)看，如果邊墩支座設(shè)置偏心或者拉大邊墩支座間距，對(duì)于改善邊墩雙支座的受力有比較好的作用。
本文僅對(duì)彎橋的支座設(shè)置在特定情況進(jìn)行了邊墩支座反力的比較，避免出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象。具體設(shè)計(jì)中還應(yīng)綜合考慮梁體承受的扭矩大小，預(yù)應(yīng)力的作用(對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))等來(lái)進(jìn)行彎梁的支座設(shè)置設(shè)計(jì)。限于篇幅，其余參數(shù)不在此進(jìn)行比較。
參考文獻(xiàn)
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