影響面分析在彎橋支座脫空方面的應用

【摘 要】某鋼箱梁景觀人行橋平面線形為4段連續反向圓曲線，為了得到最不利荷載組合下的支座最大最小反力，筆者分別建立了單梁計算模型和板單元計算模型，經過影響線加載分析與影響面加載分析的對比，提出了影響面分析在彎橋支座脫空分析中的必要性。

【關鍵詞】彎橋；支座脫空；影響面分析；鋼箱梁人行橋

在“美麗中國”的社會背景下，市政橋梁工程中景觀因素的重要性不斷提升。為了達到某種景觀效果，在不影響結構安全，不增加太多造價的前提下，橋梁在結構形式上可以做出適當讓步，于是產生各種與特定景觀效果相匹配的新穎結構。

鋼箱梁景觀人行橋位于某市動植物園內，全橋共5聯，跨徑布置為3×20m+3×20m+3×20m+3×18m+4×18m，橋梁平面線形為4段連續反向圓曲線，最小圓曲線半徑為 82.011m，橋梁全寬為3m。考慮景觀效果，連續墩和分連墩均采用兩根縱橋向反向彎折的鋼管混凝土柱，每根鋼管混凝土柱頂部設置蓋梁，蓋梁上設置雙支座。

結構計算分析中，選取一聯（7號墩，8號墩，9號墩，10號墩）作為研究對象，為了得到最不利荷載組合下的支座最大最小反力，筆者分別建立了兩種計算模型。

1 計算模型簡述及計算結果

1.1 單梁模型

單梁模型共離散成57個梁單元，70個節點，其中有12個節點是支座節點，模型中支座編號順序是從左到右，由曲線內側到曲線外側，共計12個支座。人群荷載采用5kN/m2， 程序以車道荷載方式施加在主梁的截面重心軸連線上，寬度按照3m計算，荷載集度q = 5 × 3 =15kN/ m2，通過影響線分析獲得最大最小反力，人群荷載反力分析結果見表1，其中”模型”列中序號1為本模型計算結果。

1.2 板單元模型

板單元模型共離散成7047個單元，6886個節點，模型中支座編號順序是從左到右，由曲線內側到曲線外側，共計12個支座。人群荷載采用5kN/m2， 程序以車道面方式施加在箱梁頂板全寬范圍內，通過影響面分析獲得最大最小反力，人群荷載反力分析結果見表1，其中”模型”列中序號2為本模型計算結果。

表1 支座最小反力匯總表

模型7號墩8號墩9號墩10號墩

曲線內側曲線外側小樁號大樁號小樁號大樁號曲線內側曲線外側

內側外側內側外側內側外側內側外側

（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）

10-1.2-55.0-68.7-77.6-92.7-85.0-85.5-61.3-62.4-0.1-1.4

2-31.7-20.6-59.3-61.7-83.2-82.7-83.1-82.7-59.3-61.5-31.7-20.6

2 兩種模型計算結果分析

通過計算結果比對，發現分聯墩處的最小反力差別很大，為了找出原因，分別在兩個模型中使用移動荷載追蹤器獲得人群荷載最小反力工況時的加載模式圖，模型1中7號墩曲線外側支座人群最小反力影響線及加載圖見圖1，模型2中7號墩曲線外側支座人群最小反力影響面及加載圖見圖2。

圖1 人群最小反力影響線及加載圖 圖2 人群最小反力影響面及加載圖

從兩種加載模式分析圖中可以看出，模型1的影響線加載圖只是考慮了在橋面中心線上的荷載影響，沒有考慮荷載橫橋向的不均勻布置，而模型2的影響面分析則考慮了人群在橋面上的任意布置，因此，模型2更符合實際的人群布置情況。

3 結論

對于窄橋情況，通常采用單梁模型進行整體分析，但是對于平面彎曲的專用人行橋，人群荷載在橋面縱向和橫向都存在不確定性，而人群的橫向布置情況決定支座的最大最小反力，最小反力又是判斷支座是否脫空的依據，因此，此種情況下應用影響面分析更能準確的判斷支座是否脫空，而應用影響線分析則使計算結果偏于不安全。

參考文獻：

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[2]楊昀.彎橋與高墩.人民交通出版社

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