支座间距对弯梁抗倾覆能力影响分析

潘志强，吉禹霏

（1.中国市政工程华北设计研究总院，天津市 300074，2.天津市交通科学委员会，天津市 300074）

支座间距对弯梁抗倾覆能力影响分析

潘志强1，吉禹霏2

（1.中国市政工程华北设计研究总院，天津市 300074，2.天津市交通科学委员会，天津市 300074）

给出利用有限元软件计算桥梁抗倾覆能力的计算方法，通过分析支座间距与弯梁抗倾覆能力之间的量化关系，使工程技术人员更好地认识弯梁抗倾覆计算的重要性，对弯梁抗倾覆计算方法有更加清晰的设计思路。

弯梁桥设计；桥梁抗倾覆；支座间距；有限元软件

0 引言

在目前的桥梁设计中，尤其是城市桥梁设计中，对桥梁的美观越来越注重，希望结构轻盈通透，下部结构的样式也要求尽量简约美观。支座间距的减小，可以减小明盖梁的设置，增加桥梁结构的美观性，其型式也多被城市桥梁采用[1]。但支座间距的减小很明显的一个缺点就是造成上部结构抗倾覆能力的削弱，在极端情况下，会出现上部结构倾覆的危险。如何在结构安全与结构美观之间找到一个合理的平衡点，在尽量考虑结构美观的同时确保结构安全，便成了桥梁设计工作中一个需要高度重视的问题。本文将分析支座间距与弯梁抗倾覆能力之间的量化关系，使工程技术人员更好地认识弯梁抗倾覆计算的重要性，对计算方法有更加清晰的思路。

1 计算方法介绍

桥梁抗倾覆能力计算时，首先采用有限元计算软件，按照桥梁的实际型式及实际受力建立弯梁模型，分别计算得到使上部结构稳定的作用效应标准组合的数值和使上部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作用）标准值效应组合的数值。计算中利用有限元模型计算出各支座反力，然后采用弯桥的抗倾覆安全系数公式计算抗倾覆稳定系数。

弯桥的抗倾覆安全系数公式为[2]：式中：γqf为抗倾覆稳定系数；Sbk为使上部结构稳定的作用效应标准组合；Ssk为使上部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作 用）标准值效应。

弯桥时，箱梁桥抗倾覆安全系数为：

式中：RGi为成桥状态时各个支座的支反力；xi为各个支座到倾覆轴的垂直距离；μ为冲击系数；qk为车道荷载中均布荷载；Ω为倾覆轴线与横向加载车道围成的面积；Pk为车道荷载中集中荷载；e为横向加载车道到倾覆轴线垂直距离的最大值。

2 计算结果分析

下面以跨径20 m、宽8 m匝道箱梁桥为例，进行支座间距对桥梁抗倾覆能力影响的分析。箱梁断面型式如图1所示。表1为计算参数及结果汇总表。

图1 箱梁断面型式（单位：cm）

在此次研究中，我们主要利用EXCEL软件对试验数据进行分析处理。在支座间距变化对桥梁抗倾覆能力影响的研究中，本论文采用EXCEL对数据进行处理并得到两者变化之间的函数图形关系（见图2～图4）。

3 结论

通过此次对支座间距与桥梁抗倾覆关系的分析，主要取得了以下几方面的成果：

表1 计算参数及结果汇总表

图2 弯曲半径50 m桥梁支座间距与抗倾覆安全系数关系拟和曲线图

图3 弯曲半径100 m桥梁支座间距与抗倾覆安全系数关系拟和曲线图

图4 弯曲半径200 m桥梁支座间距与抗倾覆安全系数关系拟和曲线图

（1）支座间距对梁体抗倾覆能力影响很大，在桥梁设计工作中应适当加大支座间距，以提高桥梁的抗倾覆能力。

（2）桥梁支座设置最好不要采用单支座型式。在条件允许的情况下尽量采用双支座或多支座型式，条件受限制时应采用墩梁固结型式，以提高桥梁的抗倾覆能力。

（3）弯梁抗倾覆计算时应充分考虑平曲线形、曲率半径、梁体跨径、梁体宽度、支座间距等多种因素，采用大型有限元软件进行详细计算，保证桥梁的抗倾覆能力有足够的安全度。

（4）工程设计中应重视有限元计算软件的应用，有限元计算软件的应用能很好地提高设计水平，加快工程设计进度。

[1]周先雁，王解军.桥梁工程[M].北京大学出版社，2008.

[2]刘效尧，徐岳.公路桥涵设计手册-梁桥（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

潘志强（1978-），男，河北南皮人，硕士，高级工程师，从事桥梁设计工作。