關于斜板橋受力及爬移的分析

李婷玉　湯茹茹

摘 要：當受到外界條件及地形情況制約需要修建斜橋，斜橋的上部結構的軸線與橋臺、橋墩的支撐線不垂直，這就使斜橋的受力比正橋復雜。從而引起的變形也較復雜。

關鍵字：斜板橋；受力分析；橫橋向位移

1 斜橋的受力分析

1、支承邊反力

斜板在支承邊上的反力很不均勻

鈍角角隅處的反力可能比正板大數倍，而銳角處的反力卻有所減小，甚至出現負反力，如圖1所示，以鈍角B、C處的反力最大，以銳角A、D處的反力最小，甚至可能出現負反力，使銳角上翹。

2、跨中主彎矩

斜板的荷載一般有向支承邊的最短距離傳遞的趨勢（如圖2）

寬跨比較小的情況下，主彎矩方向朝支承邊垂直方向偏轉，寬跨比較大的情況下，板中央的主彎矩幾乎垂直于支承邊，邊緣的主彎矩平行于自由邊。

3、鈍角負彎矩

有時它的絕對值比跨中主彎矩還要大，其負主彎矩的方向接近于鈍角的二等分線相正交。

4、橫向彎矩

斜板的最大縱向彎矩比相應的正板小，橫向彎矩比正板大得多，尤其是跨中的橫向彎矩。

5、扭矩

如圖1所示斜板在A、D兩點有翹曲，如果固定A、D兩點，那么將使斜板在兩個方向產生扭矩。

2 斜橋的爬移

1、外界因素發生變化引起斜橋的爬移

1.1溫度變化

當外界溫度發生變化，由于橋梁是超靜定結構，會在多余約束處產生約束反力，溫度變化還將引起斜板橋橋面板材料的收縮或膨脹，從而引起其在平面內有位移產生，在各支承處產生變位，各約束反力可能產生一個不平衡的旋轉力矩，此力矩引起斜橋橫橋向的位移

1.2混凝土收縮徐變

硬化的混凝土除了受短期荷載產生彈性變形外，在不受荷載作用的情況下，由于各種物理或化學的因素也會引起局部或整體的體積變化。一方面由于水泥水化物的固體體積小于水化前反應物的總體積所引起的化學收縮。另一方面是由于在硬化水泥中形成大量細微孔，孔中自由水量逐漸降低，結果產生毛細水壓力，造成硬化水泥石受負壓作用產生自生收縮。此外處于空氣中的混凝土當水分散失時，也會引起體積收縮，稱為干縮。當混凝土承受長期荷載時，隨時間的延長，應力不變，應變不斷增加，稱為混凝土的徐變。這些變形都會讓斜板橋橋面板在支座處產生變位，支座處的約束反力產生不平衡的旋轉力矩，進而引起斜橋橫橋向的位移。

1.3預加力

對斜板橋橋面板受拉區預先施加壓應力，使之建立一種人為的應力狀態，這種應力的大小和分布規律，能有利于抵消使用荷載作用下產生的拉應力，這種預加力會是斜板橋橋面板產生彈性壓縮，同時預加力還會促進斜橋徐變位移的增長，同樣會使其在橫橋向產生位移。

2、外荷載作用引起的斜橋的爬移

2.1制動力

汽車在橋上制動時為克服其慣性力而在車輪與路面之間發生的滑動摩擦力，研究表明車輛制動力會對主結構產生較大的水平力，如果這個力的合力不通過轉動中心，則這些力即對轉動中心產生不平衡的力矩及合力，引起斜橋在其平面內的轉動及平移。

2.2風荷載

當氣流繞過非流線型截面的橋梁結構時會產生流動和渦旋的分離，形成復雜的空氣作用力，當橋梁結構的剛度較大時，結構會保持靜止不動，這種空氣作用力相當于靜力作用。這種由風荷載產生的靜力作用如果不通過旋轉中心，同樣會引起斜橋在其平面內的轉動及平移。

2.3地震力

由于地震作用產生地震波，在橋梁結構上產生橫向和豎向的力，這種力以橫橋向的力影響最為嚴重，橫向力為自重與地震系數的乘積，地震所引起的橫向力也會產生不平衡的旋轉力矩，造成斜橋在橫橋向的位移。

3、總之，斜橋的爬移是橫橋向的水平累計位移引起，又由于混凝土收縮徐變等引起的變形是不可恢復的，所以由上述因素所產生的斜橋的橫向位移也是不可恢復的。

3 爬移的解決方法

在墩臺上設置限制側向位移的構造

參考文獻

[1]陳寶春，陳友杰 第二版《橋梁工程》教材 人民交通出版社

[2]馬駿 ， 唐洪亮 ， 王少欽 《風荷載對橋梁結構的作用效應的研究》山西建筑