單（雙）支座簡支轉連續梁橋單獨荷載作用效應研究

李曉博 孫學先 劉真

【摘要】簡支轉連續梁橋主要有單支座、雙支座兩種支撐形式，兩種支撐形式的受力特點各有不同。以往的分析多針對單雙支座在不同荷載組合下作用效應不同進行分析，本文基于科盧韋齊簡支轉連續梁橋主要對雙支座簡支轉連續梁橋、單支座簡支轉連續梁橋在單獨荷載下的作用效應進行了對比分析研究，發現雙支座簡支轉連續梁橋荷載對非加載跨作用相比單支座的大大減小。

【關鍵詞】簡支轉連續梁橋；單支座；雙支座；單獨荷載

1. 研究背景

簡支轉連續梁橋[1]作為一種特殊的連續梁橋其支座布置形式一般有單支座、雙支座兩種形式。針對不同的荷載，兩種支座形式的作用效果不盡相同，各有優缺點。

簡支轉連續梁橋由于其特殊的施工順序，從施工到營運主要可分為兩個階段：預制簡支構件的安裝架設（簡支階段）；內支座區域現澆濕接縫混凝土、預應力鋼筋后期張拉形成完整的連續結構（連續階段）。簡支階段承受的是本身自重和前期預應力以及施工荷載等；連續階段還要承受后期恒載、車輛荷載、以及使用階段的其他可變荷載等后期荷載。因此，先簡支后連續結構的受力與簡支梁或完全的連續梁有較大差別 [2]。由簡支到連續的體系轉換使得其受力性能介于簡支梁橋與連續梁橋之間。

單（雙）支座簡支轉連續梁橋有著不同的受力特點，如雙支座情況下簡支轉連續梁橋會出現支座脫空[4]的現象，而單支座情況下一般不會出現這種現象。單（雙）支座在不同荷載組合[5]作用下有著不同的規律。簡支轉連續中使用單支座或者雙支座對整體結構受力有一定影響， 運用雙支座時能夠改善主梁的受力，雙支座在施工中更方便、快捷， 省略了臨時支座的安裝、拆除過程。但雙支座受支座脫空及溫度的影響變化幅度極大，同時在支座脫空處撓度變化發生了反向，對結構受力反而不利 [6-7]，并沒有一個統一的規律。本文試圖通過研究單一荷載作用下的單（雙）支座簡支轉連續梁橋的受力性能來尋找一個具有一般性規律的結論。

本文取科盧韋齊大橋四跨一聯（4×50m）部分作為研究對象。

2. 對比分析

2.1 荷載工況

采用邁達斯/MIDAS[8-9]對全橋四跨一聯部分取單片梁（雙支座）進行建模分析，同時建立單支座模型進行受力對比分析。

選擇以下荷載工況分別進行對比分析，車道荷載取乘以橫向分布系數[10]0.6466后的值：

工況一：恒載（重力荷載+二期恒載+預應力荷載）；

工況二：第一跨滿布車道荷載（均布荷載6.79kN/m+跨中集中荷載232.78kN）；

工況三：第二跨滿布車道荷載（均布荷載6.79kN/m+跨中集中荷載232.78kN）；

2.2 恒載作用對比

將單、雙支座模型在恒載作用下前兩跨彎矩、撓度變形值提取并繪制折線圖：

圖6恒載彎矩對比圖

圖7恒載撓度對比圖

通過以上兩圖觀察觀察分析，連續梁橋無論采用單支座模型還是雙支座模型在恒載作用下橋梁的彎矩、撓度變形都相差不大。

2.3第一跨滿布車道荷載作用對比

將單、雙支座模型在第一跨滿布車道荷載作用下前兩跨彎矩、撓度變形值提取并繪制折線圖：

圖8第一跨滿布車道荷載彎矩對比圖

圖9第一跨滿布車道荷載撓度對比圖

通過對以上兩圖的分析，布置雙支座相比布置單支座除可以有效減小橋跨彎矩及撓度作用外。對于非加載跨第二跨的彎矩作用，布置雙支座時僅為318.84 （57.5m處），而布置單支座時達到了1928.06 ，布置雙支座減小到單支座的16.5%。對于非加載跨的撓度作用，布置雙支座時僅為0.7mm（68.75m處），而布置單支座時達到了5.4mm，布置雙支座減小到單支座的12.5%。從圖中也可看出布置雙支座時對于非加載跨作用極小，說明布置雙支座相比布置單支座可以大大減小對非加載跨的作用。

2.4第二跨滿布車道荷載作用對比

將單、雙支座模型在第二跨滿布車道荷載作用下前兩跨彎矩、撓度變形值提取并繪制折線圖：

圖10第二跨滿布車道荷載彎矩對比圖

圖11第二跨滿布車道荷載撓度對比圖

通過對第二跨滿布車道荷載的分析，發現第二跨加載與第一跨加載有著相似的規律。對于非加載跨第一跨的彎矩作用，布置雙支座時僅為182.25 （42.5m處），而布置單支座時達到了1514.42 ，布置雙支座減小到單支座的12%。對于非加載跨的撓度作用，布置雙支座時僅為0.6mm（25m處），而布置單支座時達到了5.1mm，布置雙支座減小到單支座的11.6%。從圖中也可看出布置雙支座時對于非加載跨作用極小，說明布置雙支座相比布置單支座可以大大減小對非加載跨的作用。

結 論

通過以上的對比分析可以發現：對于汽車活載，布置雙支座相對布置單支座能夠減小彎矩及撓度效應，布置雙支座對于減小荷載對非加載跨作用效應的能力大大優于布置單支座。

因此我們可以得出結論，布置雙支座（相對于布置單支座）可以大大減小荷載對非加載跨的作用效應。

參考文獻