小半徑連續彎梁橋中間獨柱墩橫橋向偏心設計

許江林

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東 深圳 518029）

小半徑連續彎梁橋中間獨柱墩橫橋向偏心設計

許江林

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東 深圳 518029）

小半徑連續彎梁橋中支點設獨柱墩時，往曲線外側方向設置預偏心，將極大改善因彎扭耦合作用產生的主梁扭矩以及內、側支座的不均衡反力。結合工程實例，以主梁扭矩分布的均勻程度、內外側支反力的均衡程度等作為指標，獲得預偏心的合理設計值。有關經驗供相關專業設計人員參考。

小半徑連續彎梁橋；獨柱墩；預偏心

0 引言

連續彎梁橋中間支承采用獨柱墩，有節省造價、美觀、橋下視野好等優勢，在城市立交匝道橋上被廣泛使用。特別當橋下有下穿道路時，獨柱墩的設置極大地提高了橋跨設計的靈活性。由于彎扭耦合作用，彎橋主梁將產生往外扭轉的趨勢，半徑越小趨勢越明顯。在中支點布置獨柱墩，主梁的扭矩不能傳遞到墩柱上。如果獨柱墩都設置在主梁中線上，主梁的扭矩將由中跨向邊跨不斷累積，使梁端存在很大的扭矩，梁端內側支反力遠小于外側支反力，甚至出現負反力。如果給予獨柱墩往曲線外側一定的偏心值，則可以調整主梁扭矩分布，降低梁端扭矩并使內外側的支反力變得均衡。本文以某城市立交的小半徑匝道橋為例，對獨柱墩采用不同的偏心值進行主梁結構計算，以主梁扭矩分布的均勻程度及梁端內外側支反力的均衡程度為指標，確定最優的偏心設計值。

1 工程實例

以某城市立交跨徑組合為3×20 m的單箱單室預應力混凝土現澆箱梁橋為研究對象，橋寬8 m，主梁中心線半徑60 m，橋跨布置和主梁橫斷面分別如圖1和圖2所示。端支點設置雙支座，支座間距3 m，中支點設置單支座，并設置往曲線外側的預偏心值e，需通過計算分析確定具體數值。活載為城-A荷載，最多布置兩列車道。

圖1 橋跨布置（單位：m）

圖2 主梁橫斷面（單位：m）

通過對主梁進行空間結構計算，獲得在獨柱墩采用不同的偏心值（e=0～0.6 m）時主梁的內力以及支座的反力，并以此為依據確定最優的偏心設計值。本文采用空間有限元程序Midas Civil進行計算，模型如圖3所示。

圖3 有限元模型圖

2 計算結果

隨著偏心值從0（不偏心）增大至0.6 m，主梁的縱向彎矩、扭矩、最大或最小支反力分別如圖4～圖7所示。

圖4 主梁正彎矩圖

圖5 主梁扭矩圖

圖6 最大支反力圖

從圖4可以看出，隨著偏心增大，主梁跨中正彎矩稍有增大，而中支點的彎矩（負彎矩絕對值）卻稍微下降，這是因為往曲線外側的預偏心產生的梁體往曲線內側的扭轉卸載了中支點負彎矩，使跨中彎矩增大。從圖5可以看出，隨著偏心增大，梁端扭矩（絕對值）顯著減小，中支點扭矩（絕對值）顯著增大；偏心為0.5 m時，中支點扭矩接近梁端扭矩；偏心為0.6 m時，中支點扭矩反超梁端扭矩。從圖6和圖7可以看出，未設偏心時，端支點內側支反力遠小于外側，甚至出現負反力。隨著偏心增大，內側支反力顯著增大，外側支反力顯著減小；偏心為0.6 m時，內、外側支反力已非常接近；中支點支反力隨偏心變化不明顯。

圖7 最小支反力圖

以梁體扭矩分布的均勻程度作為評價參數時，預偏心0.5～0.6 m時最為理想，梁體扭矩峰值降到最低，繼續增大偏心反而使扭矩峰值上升；以端支點內、外側支反力的均衡程度作為評價參數，預偏心0.6 m時最為理想，內側支反力接近外側，繼續增大偏心反而使內側支反力超過外側。綜上，本例將預偏心設置為0.6 m，此時，主梁縱向扭矩分布均勻，端支點內、外側支反力較為平衡，結構受力合理。

3 結語

從本文案例的計算結果可以看出，中墩向曲線外側設置預偏心，對主梁縱向受力影響微小，卻能有效改善主梁的扭矩分布，降低扭矩峰值，平衡內、外側支反力，使結構受力更為合理。鑒于彎梁橋受力情況復雜，受曲線半徑、橋跨布置、支座布置等多因素影響，設計師在具體工程的設計中，可參考本文的方法，以主梁扭矩分布及支反力作為指標，設置合理的預偏心值。

U442.5

B

1009-7716（2017）08-0095-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.029

2017-03-30

許江林（1986-），男，福建泉州人，工程師，從事橋梁設計工作。