張忠波

（中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610081）

0 引言

山區(qū)城市道路受地形、地貌、地質(zhì)等影響，導(dǎo)致線橋位不可避免地出現(xiàn)在曲線位置。山區(qū)城市橋梁往往同時(shí)跨越峽谷、河流地段且跨徑較大。從梁型上應(yīng)選擇整體性好、抗扭剛度大、承載力高的箱梁截面。

由于受到曲線橋梁曲率的影響，梁體的曲線會(huì)使其本身在自重的作用下產(chǎn)生扭矩，改扭矩方向朝向曲線梁的外側(cè)，并且通過兩端支座提供的反力來平衡，因此通常情況下曲線橋梁外弧側(cè)的支座反力往往會(huì)大于內(nèi)弧側(cè)的支座反力。

山區(qū)城市道路路面較寬，橋梁跨徑較大，曲線橋梁的自重扭矩效應(yīng)愈發(fā)明顯，曲線橋梁的支座布置、梁截面形式都將影響曲線橋外弧與內(nèi)弧的支座反力大小[1]。

本文以某道路上一座曲線等寬變高連續(xù)預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁為例，采用MIDAS軟件建立空間梁單元、空間梁格單元支座反力進(jìn)行計(jì)算分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對影響曲線梁橋的支座反力的因素進(jìn)行研究和總結(jié)。

1 曲線現(xiàn)澆混凝土箱梁概況

某曲線現(xiàn)澆混凝土箱梁橋面寬度19m，跨徑布置為35m+55m+35m，曲線半徑為255m，橫坡為單向2%。橫斷面布置為：2m（欄桿+人行道）+0.25m（路緣帶）+7m（車行道）+0.5m（中分帶）+7m（車行道）+0.25m（路緣帶）+2m（人行道+欄桿）=19m。

梁體截面類型為單箱三室直腹板變截面箱梁，采用直腹板形式，懸臂寬2.2m；中跨中部2m梁段和邊跨端部8.5m梁段為等高梁段，梁高為1.8m；中支點(diǎn)處梁高為3.6m，梁段25.5m范圍梁底下緣按二次拋物線變化。箱梁頂板寬19m，底板寬14.6m，除邊跨梁端頂板厚由25cm漸變至50cm，主墩墩頂處頂板局部加厚至50cm，其余梁段頂板厚25cm。底板厚25～60cm，按二次拋物線變化，腹板厚50～80cm，采用線性變化方式。支點(diǎn)位置采用三支座，支座間距為6.5m。橋位平面布置見圖1，邊跨支點(diǎn)橫斷面見圖2，中支點(diǎn)橫斷面見圖3。

圖1 橋位平面布置圖（單位：m）

圖2 邊跨支點(diǎn)橫斷面圖（單位：cm）

圖3 中支點(diǎn)橫斷面圖（單位：cm）

2 曲線現(xiàn)澆混凝土箱梁有限元計(jì)算

本次有限元計(jì)算軟件均采用邁達(dá)斯。本次計(jì)算僅對梁體自重工況下的支座反力進(jìn)行分析（不含防撞墻、鋪裝重量）。

2.1 35m+55m+35m變高箱梁梁單元計(jì)算

變高箱梁梁單元模型見圖4，自重反力見圖5，支座反力見表1。

圖4 35m+55m+35m變高箱梁梁單元模型

圖5 35m+55m+35m變高箱梁梁單元自重反力（單位：kN）

表1 變高箱梁梁單元自重支座反力表

由圖4、圖5和表1可知，中支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力小于內(nèi)弧側(cè)支座反力，邊支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力。

2.2 35m+55m+35m變高箱梁梁格計(jì)算

35m+55m+35m變高箱梁梁格模型見圖6，自重反力見圖7，自重支座反力見表2。

圖6 35m+55m+35m變高箱梁梁格模型

圖7 35m+55m+35m變高箱梁梁格模型自重反力（單位：kN）

表2 變高箱梁梁格自重支座反力表

由以上圖6、圖7和表2可知，中支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力小于內(nèi)弧側(cè)支座反力，邊支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力。

2.3 35m+55m+35m等高箱梁梁格計(jì)算

305m+55m+35m等高箱梁梁格模型見圖8，自重反力見圖9，自重支座反力見表3。

圖8 35m+55m+35m等高箱梁梁格模型（梁高3.6m）

圖9 35m+55m+35m等高箱梁梁格模型自重反力（梁高3.6m）（單位：kN）

表3 自重支座反力表

由圖8、圖9和表3可知，中支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力，邊支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力。

2.4 48m+88m+88m+48m變高箱梁梁單元計(jì)算

48m+88m+88m+48m梁體截面類型為單箱單室直腹板變截面箱梁，采用直腹板形式，懸臂寬1.6m；中跨中部10m梁段和邊跨端部10.4m梁段為等高梁段，梁高為3.6m；中支點(diǎn)處梁高為6.9m，梁段36m范圍梁底下緣按二次拋物線變化。箱梁頂板寬7.6，底板寬4.4m。支座間距3.6m，橋梁曲線半徑600m。48m+88m+88m+48m變高箱梁梁單元模型見圖10，自重反力見圖11，自重支座反力見表4。

圖10 48m+88m+88m+48m變高箱梁梁單元模型

圖11 48m+88m+88m+48m變高箱梁梁單元自重反力（單位：kN）

表4 自重支座反力表

由圖10、圖11和表4可知，中支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力，邊支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力[2]。

2.5 3m×20m等高箱梁梁單元計(jì)算

3m×20m等高箱梁梁高1.4m，橋?qū)?0.5m，支座間距4m，曲線半徑60m。3m×20m等高箱梁梁單元模型見圖12，單元自重反力見圖13，自重支座反力見表5。

圖12 3m×20m等高箱梁梁單元模型

圖13 3m×20m等高箱梁梁單元自重反力（kN）

表5 自重支座反力表

由圖12、圖13和表5可知，中支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力，邊支點(diǎn)外弧側(cè)自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)支座反力。

35m+55m+35m變高梁單元模型、變高梁格模型的自重支座反力計(jì)算結(jié)果均為曲線橋梁外弧側(cè)小于內(nèi)弧側(cè)。

35m+55m+35m等高梁格模型、3m×20m等高箱梁梁單元自重支座反力計(jì)算結(jié)果均為曲線橋梁外弧側(cè)大于內(nèi)弧側(cè)。35m+55m+35m變高梁單元模型、變高梁格模型、48m+88m+88m+48m變高梁單元模型的自重支座反力計(jì)算結(jié)果均為曲線橋梁外弧側(cè)小于內(nèi)弧側(cè)。計(jì)算結(jié)果表明，變高截面箱梁是導(dǎo)致曲線橋梁外弧側(cè)的自重支座反力小于內(nèi)弧側(cè)的支座反力的原因之一。支座個(gè)數(shù)、橋梁半徑、橋梁寬度均不是導(dǎo)致橋梁外弧側(cè)自重支座反力小于內(nèi)弧側(cè)支座反力的原因。

3 結(jié)束語

通過此次計(jì)算分析，得出以下結(jié)論：

（1）梁體截面為變高截面是導(dǎo)致曲線橋梁外弧側(cè)的自重支座反力小于內(nèi)弧側(cè)的支座反力的原因之一；

（2）橋梁跨徑越大曲線橋梁外弧側(cè)的自重支座反力小于內(nèi)弧側(cè)的支座反力越明顯；

（3）支座和梁中線的距離間接地影響到自重作用下的支座反力；

（4）通常等截面曲線橋梁滿足外弧側(cè)的自重支座反力大于內(nèi)弧側(cè)的支座反力。