支座間距對彎梁抗傾覆能力影響分析

潘志強，吉禹霏

（1.中國市政工程華北設計研究總院，天津市 300074，2.天津市交通科學委員會，天津市 300074）

支座間距對彎梁抗傾覆能力影響分析

潘志強1，吉禹霏2

（1.中國市政工程華北設計研究總院，天津市 300074，2.天津市交通科學委員會，天津市 300074）

給出利用有限元軟件計算橋梁抗傾覆能力的計算方法，通過分析支座間距與彎梁抗傾覆能力之間的量化關系，使工程技術人員更好地認識彎梁抗傾覆計算的重要性，對彎梁抗傾覆計算方法有更加清晰的設計思路。

彎梁橋設計；橋梁抗傾覆；支座間距；有限元軟件

0 引言

在目前的橋梁設計中，尤其是城市橋梁設計中，對橋梁的美觀越來越注重，希望結構輕盈通透，下部結構的樣式也要求盡量簡約美觀。支座間距的減小，可以減小明蓋梁的設置，增加橋梁結構的美觀性，其型式也多被城市橋梁采用[1]。但支座間距的減小很明顯的一個缺點就是造成上部結構抗傾覆能力的削弱，在極端情況下，會出現上部結構傾覆的危險。如何在結構安全與結構美觀之間找到一個合理的平衡點，在盡量考慮結構美觀的同時確保結構安全，便成了橋梁設計工作中一個需要高度重視的問題。本文將分析支座間距與彎梁抗傾覆能力之間的量化關系，使工程技術人員更好地認識彎梁抗傾覆計算的重要性，對計算方法有更加清晰的思路。

1 計算方法介紹

橋梁抗傾覆能力計算時，首先采用有限元計算軟件，按照橋梁的實際型式及實際受力建立彎梁模型，分別計算得到使上部結構穩定的作用效應標準組合的數值和使上部結構傾覆的汽車荷載（含沖擊作用）標準值效應組合的數值。計算中利用有限元模型計算出各支座反力，然后采用彎橋的抗傾覆安全系數公式計算抗傾覆穩定系數。

彎橋的抗傾覆安全系數公式為[2]：式中：γqf為抗傾覆穩定系數；Sbk為使上部結構穩定的作用效應標準組合；Ssk為使上部結構傾覆的汽車荷載（含沖擊作 用）標準值效應。

彎橋時，箱梁橋抗傾覆安全系數為：

式中：RGi為成橋狀態時各個支座的支反力；xi為各個支座到傾覆軸的垂直距離；μ為沖擊系數；qk為車道荷載中均布荷載；Ω為傾覆軸線與橫向加載車道圍成的面積；Pk為車道荷載中集中荷載；e為橫向加載車道到傾覆軸線垂直距離的最大值。

2 計算結果分析

下面以跨徑20 m、寬8 m匝道箱梁橋為例，進行支座間距對橋梁抗傾覆能力影響的分析。箱梁斷面型式如圖1所示。表1為計算參數及結果匯總表。

圖1 箱梁斷面型式（單位：cm）

在此次研究中，我們主要利用EXCEL軟件對試驗數據進行分析處理。在支座間距變化對橋梁抗傾覆能力影響的研究中，本論文采用EXCEL對數據進行處理并得到兩者變化之間的函數圖形關系（見圖2～圖4）。

3 結論

通過此次對支座間距與橋梁抗傾覆關系的分析，主要取得了以下幾方面的成果：

表1 計算參數及結果匯總表

圖2 彎曲半徑50 m橋梁支座間距與抗傾覆安全系數關系擬和曲線圖

圖3 彎曲半徑100 m橋梁支座間距與抗傾覆安全系數關系擬和曲線圖

圖4 彎曲半徑200 m橋梁支座間距與抗傾覆安全系數關系擬和曲線圖

（1）支座間距對梁體抗傾覆能力影響很大，在橋梁設計工作中應適當加大支座間距，以提高橋梁的抗傾覆能力。

（2）橋梁支座設置最好不要采用單支座型式。在條件允許的情況下盡量采用雙支座或多支座型式，條件受限制時應采用墩梁固結型式，以提高橋梁的抗傾覆能力。

（3）彎梁抗傾覆計算時應充分考慮平曲線形、曲率半徑、梁體跨徑、梁體寬度、支座間距等多種因素，采用大型有限元軟件進行詳細計算，保證橋梁的抗傾覆能力有足夠的安全度。

（4）工程設計中應重視有限元計算軟件的應用，有限元計算軟件的應用能很好地提高設計水平，加快工程設計進度。

[1]周先雁，王解軍.橋梁工程[M].北京大學出版社，2008.

[2]劉效堯，徐岳.公路橋涵設計手冊-梁橋（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2011.

U442

A

1009-7716（2017）08-0093-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.028

2017-04-13

潘志強（1978-），男，河北南皮人，碩士，高級工程師，從事橋梁設計工作。