不同支承形式下曲线梁桥的抗倾覆稳定性研究

付 琴 琴

(重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)

0 引言

随着交通事业的飞速发展，为了更好的服务于城市交通，节约桥下净空以及美观的要求，越来越多的曲线梁桥出现在城市立体交通以及高速公路互通匝道桥中。曲线梁桥在荷载作用下会产生扭矩，“弯—扭”耦合效应比较明显，在此种情况下更容易出现支座脱空甚至桥梁倾覆的现象。桥梁倾覆在国内外也屡见不鲜，因此对于曲线梁桥的受力和抗倾覆稳定性研究也很有必要。而支承的合理布置能使上下部结构受力更加合理，提高结构的整体稳定性，因此本文运用结构分析软件Midas Civil通过采用两种不同的支承形式的改变对于曲线梁桥的支反力的影响，并以此来对其稳定性展开探讨，得出一种相对于两者中曲线梁桥稳定性更高的支座布置形式。

1 模型基本概况

1.1 材料和截面特性

该桥上部结构采用C50混凝土，预应力钢束采用Strand1860的钢绞线，全桥长80 m，曲线半径为60 m。采用单箱双室梁，梁高2.1 m，桥面宽9.25 m，具体结构尺寸如图1所示。

1.2 支承布置方式

1)全部采用抗扭支承。

如图2所示，此种布置方式有效增加了梁体抗扭转畸变的能力，对于端部的支反力分布比较均匀，有效降低了倾覆发生的可能性，但是缺点是下部结构会比较拥挤，对于桥下净空有要求的城市桥梁会比较不利。

2)单双支座交替的混合型布置形式。

如图3所示，两端设置抗扭支承，中间采用单点铰支承和抗扭支承交替的支承形式，此种布置形式对于桥梁的下部结构来说比较简洁。

1.3 荷载形式

除了添加自重、二期、预应力等工况以外，采用最不利的最外侧车道荷载加偏载，并施加了系统升温(降温)、梁截面升温(降温)以及预应力荷载，在此种标准荷载组合下分析不同支承形式下的支反力。

由于曲线梁桥的特殊受力形式，必须在建立模型时在支座位置处设立节点局部坐标轴，以此来约束轴向和径向的受力，使得模拟的情况更加真实可靠。

2 支反力分析

通过Midas Civil软件模拟分析，图4是全抗扭支承条件下的桥梁模型，图5是单双支座混合支承下的桥梁模型，两种不同支承条件下的具体支反力大小如表1所示。由于受扭矩作用，内外侧反力分布严重不均，内外侧的支承反力差随着支承数量的减少而增大。

表1 支承反力汇总表 kN

3 抗倾覆验算

规范下箱梁桥抗倾覆稳定系数计算公式为：

其中，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线的垂直距离；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；pke为横向加载车道到倾覆轴线垂直距离的最大值。

通过对两种支承形式下的抗倾覆稳定性计算分析，两种支承形式均通过了抗倾覆稳定性验算,其中全抗扭支承形式的稳定系数要比单双支座交替使用支承形式的稳定系数更大。

4 结语

曲线梁桥最合理的支承形式是采用全抗扭支承，避免了支座反力分布不均匀，有的甚至出现负反力，从而出现支座脱空现象，导致桥梁发生倾覆。如果受条件限制必须采用单双支座交替的混合支承形式，应经过详细的计算分析，采用内侧配重甚至是墩梁固结的措施来提高曲线梁桥结构稳定性。