梁格法在立交桥梁支座选型中的应用

庞 有 贵

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)



梁格法在立交桥梁支座选型中的应用

庞 有 贵

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

以太原市奥体中心滨河西路立交工程为例，采用Midas Civil 大型通用有限元分析软件，对立交桥梁中弯梁的梁格进行了分析，并将其结果与单梁模型作了对比，为立交弯梁桥支座选型及设置提供了依据。

立交工程，弯梁，梁格法，支座

1 工程概况

近几年太原市的城市道路发展迅猛，主城区道路快速化改造基本完成，新建了一批大型互通立交，为了完善快速路与周边路网的连接，还需建设部分互通立交。奥体中心滨河西路立交工程就是在此背景下设计的。

奥体中心滨河西路立交工程以现状健康北街为界分为南北两个匝道，北侧为单向单车道匝道，桥梁宽8 m；桥面宽7 m；南向为单向双车道匝道，桥梁宽11 m，桥面宽10 m。

北侧桥梁起点桩号K0+136.3，终点桩号K0+415.7，桥梁全长299.4 m。全桥共分四联布置，其中第一联采用4×20 m等截面连续混凝土箱梁，第二联采用24 m+31.4 m+24 m等截面连续钢箱梁，第三、四联均采用3×20 m等截面连续混凝土箱梁，桥梁宽度8 m。桥墩分为两种类型，其中分联处采用带横梁双立柱桥墩，除5号墩采用独柱墩外，其余均采用花瓶墩，基础均为承台配桩基。0号及13号桥台均采用薄壁桥台，基础为承台配桩基；桥台后均接匝道引道，两侧设置钢筋混凝土挡土墙。

南侧桥梁起点桩号K0+125.2，终点桩号K0+447，桥梁全长321.8 m。全桥共分五联布置，其中第一联采用3×20 m等截面连续混凝土箱梁，第二联采用3×20 m等截面连续混凝土箱梁，第三联采用24 m+31.8 m+26 m等截面连续钢箱梁，第四联采用2×20 m等截面连续混凝土箱梁，第五联采用3×20 m等截面连续混凝土箱梁，桥梁宽度11 m。桥墩分为两种类型，除8号墩采用独柱墩外，其余采用带横梁双立柱桥墩，基础均为承台配桩基。0号及14号桥台均采用薄壁桥台，基础为承台配桩基；桥台后均接匝道引道，两侧设置钢筋混凝土挡土墙。立交桥梁横断面见图1。

2 技术标准

匝道设计车速：30 km/h。

桥下净空高度：≥5.0 m。

桥梁设计基准期：100年；结构安全等级为一级。

设计荷载：城市—A级。

桥面宽度：

0.5 m(防撞护栏)+7 m(机动车道)+0.5 m(防撞护栏)=8 m(北侧匝道桥)。

0.5 m(防撞护栏)+10 m(机动车道)+0.5 m(防撞护栏)=11 m(南侧匝道桥)。

桥面纵坡与横坡：桥面纵坡、平曲线、竖曲线、横坡按道路线型要求设置。

结构抗震标准：按照GB 18306中国地震动参数区划图规定：太原地区抗震设防烈度为8度，地震动峰值加速度0.2g；抗震设防类别：乙类；抗震设计方法选用A类；抗震设防措施等级：9级；抗震重要性系数：桥梁E1作用下取0.61，E2作用下取2.0；桥梁抗震应采取相应的抗震构造措施，设置抗震挡块。

设计基准温度：15 ℃。

台后填土高度控制在3 m左右。

桥梁护栏防撞等级分别为：A 级。

环境类别：Ⅱ类。

3 算例分析

本例取南侧桥梁第二联3×20 m等截面连续混凝土箱梁，转弯半径R=45 m。

箱梁是单箱双室断面，纵向梁格按照箱梁腹板划分，来有效模拟原结构的受力特征，为了便于加载车道荷载，在梁截面悬臂端部设置虚拟的纵向梁格单元；基于顶板的划分方式需强制移动各纵向梁格中性轴使得其与上部结构总体的中性轴基本重合。

为了使梁格模型对荷载静力分布足够灵敏，梁格在支点附近和内力变化较大的地方进行加密。横向梁格在支座附近6 m范围及跨中2 m范围的间距为1 m，在其他范围的间距为2 m，跨中横隔板的抗弯刚度计入包含它的横向梁格内。

横向梁格垂直于纵向梁格连接形成平面梁格模型，添加边界条件及各种荷载即可完成建模(见图2)。

支反力分析结果如表1和表2所示。

表1 梁格模型支反力 kN

由于梁格法模型和单梁法模型有些差异，为了使梁格法模型和单梁法模型支反力结果的比较更加直观，这里使用同一桥墩上左右支座的支反力差值为基数，以各模型同一桥墩上左右支座支反力的平均值为基准，来比较梁格模型和单梁模型，比较结果见表3。

表2 单梁模型支反力 kN

表3 两模型左右支座支反力差值比较(以梁格模型为基准)

由表3可知，在恒载作用下所有桥墩单梁模型的支反力差值小于梁格模型支反力差值，最大相差4.19%；在标准组合作用下3号和4号桥墩单梁模型的支反力差值大于梁格模型支反力差值，最大相差1.0%，5号和6号桥墩单梁模型的支反力差值小于梁格模型支反力差值，最大相差0.33%；在基本组合作用下4号桥墩单梁模型的支反力差值大于梁格模型支反力差值，相差0.47%，除4号桥墩外的单梁模型的支反力差值小于梁格模型支反力差值，最大相差3.71%。为了更贴近上部结构实际所受支反力情况，建议按梁格法算得的支反力结果来选择支座型号。

4 结语

梁格法是一种将实体结构等效为杆系结构的高效空间结构分析方法，与实体单元法相比有模型简单、建模高效、计算量小及计算速度快的优势，与单梁模型法相比有计入了结构横向变形效应和提高了计算精度的特点，在宽梁桥及平面异形桥梁受力分析中得到广泛的应用。

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[7] 罗静峰，田 杨.梁格法在弯箱梁桥结构分析中的应用[J].铁道标准设计，2010(20):77-104.

The application of grillage method for selecting the bearing of the overpass bridge

Pang Yougui

(TaiyuanMunicipalEngineeringDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

As the overpass bridge of Taiyuan Olympic Sports Center to Binhe West Road Interchange Project an example, use the APP of Midas Civil to analyze the curved beam of overpass bridge by grillage method, the results compared with single beam model, to guide the selecting the types of bearing and setting it.

overpass, curved beam, grillage method, bearing

1009-6825(2017)06-0214-02

2016-12-14

庞有贵(1985- )，男，助理工程师

U443.36

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