胡立新

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院斯美南方分院，廣東佛山528200）

0 引言

在各種立交橋匝道中，為滿足道路功能和線形的需要，常常需采用小半徑即半徑小于100 m匝道。匝道橋梁結(jié)構(gòu)一般采取跨徑不大于20 m的鋼筋混凝土連續(xù)梁橋，但在跨越現(xiàn)狀路口處，跨徑又需采用30 m以上跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)，在這種情況下，一般采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，為準(zhǔn)確分析此種結(jié)構(gòu)的受力，需采用空間程序分析。本文針對某工程立交橋鋼箱梁匝道橋進(jìn)行分析計(jì)算，以便對此類結(jié)構(gòu)提供一種空間分析方法。

1 工程概述

某工程立交WN匝道WN1～WN4墩采用35m+43 m+34.881 m連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)。簡單介紹如下：

該聯(lián)橋梁結(jié)構(gòu)位于半徑為60 m圓曲線上，橋梁凈寬8.5 m，兩側(cè)為0.5 m防撞欄桿。設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅰ級。

鋼箱梁采用單箱單室直腹板斷面，梁高為1.8 m。正交異性橋面板，頂板厚度14～16 mm，腹板厚度14～20 mm，底板厚度12～20 mm。橫隔板間距1.25～1.556 m（見圖 1～圖 3）。

2 計(jì)算方法

鑒于彎橋的受力特點(diǎn)，采用平面桿系直橋的程序計(jì)算分析，很難準(zhǔn)確分析彎橋的受力情況，必須采取其他有效分析手段進(jìn)行計(jì)算。

目前對彎橋的計(jì)算程序較多，例如有曲線橋程序，MIDAS空間程序等。采用的分析單元有空間梁單元、空間板殼單元等。對于鋼箱梁橋，由于采用材料較單一，而且板厚較薄，特別適用板殼單元進(jìn)行分析計(jì)算。因此該橋采用MIDAS空間程序，空間板殼單元分析。

3 計(jì)算分析結(jié)果

3.1 空間板殼模型

有限元模型采用空間板殼單元，共有2 033個(gè)節(jié)點(diǎn)，2 164個(gè)單元。（見圖4、圖5）板厚按照結(jié)構(gòu)尺寸輸入，變厚度時(shí)按照平均值輸入。

其中頂板U形加勁和底板球扁鋼加勁采用程序中的加勁板單元模擬。

3.2 計(jì)算工況

工況一：恒載+整體溫差+局部溫差+沉降+活載（最大）

工況二：恒載+整體溫差+局部溫差+沉降+活載（最?。?/p>

3.3 計(jì)算結(jié)果（見表1）

表1 各工況下支座反力匯總表（單位：kN）

從以上計(jì)算得出：在工況二情況下，該橋WN4墩內(nèi)支座存在11 kN的負(fù)反力，WN1墩內(nèi)支座的反力為8 kN。雖然該橋已對WN2墩、WN3墩調(diào)整了支座偏心，但仍需在WN1墩、WN4墩端橫梁處采用素混凝土進(jìn)行壓重處理，以防止支座脫空。

由于該橋位于圓曲線半徑為60 m的匝道上，并且橋梁跨徑也較大，很容易在活載偏載等荷載作用下，出現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象，這也是該類橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的一個(gè)重點(diǎn)。

在各種荷載作用下，應(yīng)力情況如圖6～圖11所示和表2所列。

從表2可知，頂板最大拉應(yīng)力為96 MPa，底板最大拉應(yīng)力為147 MPa，腹板剪應(yīng)力最大為48 MPa，均滿足鋼材容許應(yīng)力要求。

4 結(jié)語

（1）對于鋼箱梁彎橋，由于一般跨徑組合較大，而位于半徑較小的匝道上，受力情況復(fù)雜，必須采用空間有限元程序才能準(zhǔn)確地對此類結(jié)構(gòu)作計(jì)算分析，同時(shí)采用板殼單元能較好地反映結(jié)構(gòu)每個(gè)部位的受力情況。

（2）由于采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，自重較輕，對于此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，除滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、位移要求外，必須重視對支座反力的計(jì)算，同時(shí)應(yīng)采取各種措施，以避免支座脫空。

表2 主要構(gòu)件應(yīng)力匯總表（單位：MPa）