现浇混凝土异形板梁桥支座布置分析.pdf

现浇混凝土异形板 梁桥 支座布置分析 武 占科 同济大学建筑设计研究院( 集 团) 有限公司， 上海 2 0 0 0 9 2 摘 要 ： 现浇钢筋混凝 土板 梁以其施工便捷 、 整 体受 力好 、 梁 高较小 的优势受 到广 泛使用 ， 然而 目前对整 体式现 浇板支 座的布 置研 究 较少。以某现浇混凝土简支异形板 为例 ， 分析 了异形板梁 支座 的受 力特点 ， 并对支 座布置形式 提出 了探讨性 的建议 ， 为 以后 的设 计 提供 了一定的参考 。 关键 词 ： 混凝土异形板 ； 支座布置 ；MI D AS板单元 1 研 究背 景 在 城市 立交 、 匝道 中 ， 由 于用 地 条 件 限制 、 交 通 功 能 等 的需要 ， 出现 了越 来 越 多 的 异形 桥 梁 。现 浇钢 筋 混凝 土 板梁 以其 施工 便捷 ， 板 梁整 体受 力好 ， 梁 高 较小 的优势 受 到广泛 使用 。 目前研 究较 多 的 是关 于整 体 式 斜 交 板 、 弯 桥 和 异 形 板梁 的受 力特 点 分 析 ， 对 于整 体 式 现 浇 板 梁 的受 力 特点 已经有 了比较明确的认识 。但是 ， 对整体式现浇 板 支座 的布 置研 究较 少 。 由于混凝 土 板梁 宽度 比较 大 ， 梁高较 小 ， 约 束边 少 布支 座 布置 可能 导 致 板 梁 横 向受 力 不 利 ； 由 于混 凝 土 板梁 自重较小 ， 密 布支 座 可 能 会 导 致在 活 载作 用 下 部 分支 座脱 空 。 同时 ， 在 结构 分析 中 ， 约束 条件 的改变 往 往能 够影 响结 构 的 内力 分 布 。 2异形 板梁 支反 力 受力特 点 目前 ， 相关文献口 对整体式现浇板 的支反力有一 定描 述 ， 就此 做简 单介 绍 。 2 1 斜 板桥 支反 力特 点 斜板 在支 撑边 上 的反 力 很 不 均 匀 ， 钝 角 角 隅 处 的 反力可能 比正板大数倍 ， 而锐角处的反力却有所减小 ， 甚至 出现 负反 力 。对 于正板 ， 支 座 的个数 越 多 ， 每个 支 座分 得 的反力 就 越 小 ； 但 对 于 斜板 ， 支座 的个 数 越 多 ， 反力 却越 集 中于钝 角 。 2 2弯桥 支 反 力特点 弯桥的支反力与直桥相 比， 有曲线外侧变大 、 内侧 变 小 的倾 向 ， 内侧甚 至 出现 负反 力 。当 曲率半 径 小 ， 恒 载较小 时 ， 应 注意在 设计 上控 制 内侧 支点 的 负反 力 ， 必 要 时应 在 改造 上采 取相 应 的措 施 ， 设置 拉 压支 座 ， 同时 收 稿 日期 ： 2 O 1 3 一 O 8 一 O 3 防止 外侧 支座 超 载 。 2 3异 形板 支反 力特 点 异形 板梁 的受 力 比较 复 杂 ， 支撑 反力 在 同一 支 撑 边不 均匀 ， 支 座 的布 置 应 充 分考 虑 可 能 出现 的支 撑 反 力不 均匀 ， 避 免 出现 支座 超载 或脱 空现 象 。 综上 所述 ， 支座 布 置时 ， 应 尽量 使支 撑反 力 分布 均 匀 ， 同时避 免 出现支 座超 载或 脱空 现象 。 3异形板 梁 支反 力实例 分析 3 1 计算 模 型 现 以某 现 浇混 凝 土 简 支异 形 板 为 例 ， 对 整 体 式 现 浇板 的支座 布 置进 行 分 析 ， 比较 密 布 支 座 和少 布 支 座 的支 反力 ， 为 以后 的设 计 提供 了一定 的参 考 。 该 现 浇板跨 径为 1 6 m， 支 撑 边一 侧 长 1 1 5 m( 短 支 撑 边 ) ， 另 一 侧 长 1 8 5 m ( 长 支 撑 边 ) ， 现 浇 板 厚 0 9 0 m。桥 面的混凝 土 、 沥 青 铺 装共 计 4 1 5 k N m ， 板 梁 两侧 防撞 墙 为 1 0 k N m， 可 变作 用 采用 公 路 一 I 级 ， 板 梁构造 如 图 1 所 示 。 、 一 蓥 图 1 现浇混凝土简支异形板构造图( c m) N o 3 2 0 1 3上踢 堍 3 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 计 算 分 析 采 用 MI D As C I VI I 2 0 1 2板 单元 建 立 模 型 。支 撑边 的 支 座 间 距 从 小 到大 采 用 三 种 布 置 形 式 。计 算模 型 和长 、 短支撑 边 的支座 间距 如表 1 所 示 。 节点 编号从 左 到右依 次增 加 。 表 1 计 算 模 型 与 支 座 间距 m 模 型 1 模 型 2 模 型 3 ” 畔 一 - 、 T ， T _ r T r _ _一 - 嬲 孵 辫 广 H 7 T r t rr1 t1 簟 7 r f t f r r 1 _ r 1 2 i 王盛 j n 露 弼 艨 疆j j 一 一 L j ， i i L | I 4 0 i 麓 参 t 菇 嚣 j 薯 霄 辞 专 彝 t 计 算 模 型 誊 F _ _j f i f j 一f j l j I f 3 脬 j季 H 一 r 叶 。一 一 r T t 十 一 t 一 、一t t 、 j 0 霄 I 弋 、 ! - y T 曩誓 0 j ， ： ： 气 上 j 专 j j i 0 j t i j i i r 一 3 ： ： f ： 一 一 一 一 一 f 卜 卜 _ 一 l f f j 0 r i f j I j ! j 一 _ - 一 一 一 一 一 _ 上 一 一 一 一 短支撑边 0 7 2 1 4 4 2 8 8 长支撑边 1 1 5 2 3 1 4 6 3 3 2短支 撑边 支反 力 较 ) ： 异 形板 的短 支 撑 边在 恒 载 作 用 下 ， 标 准 组 合 下 的 最 大 、 最小 支反 力 的计 算结 果 如 图 2 图 4所示 。 4 0 0 l 6 【 x 】 l 4 o 0 l 2 o 0 ；I 8 0 0 蓄6 00 4 ( ) 0 2 【 x 1 0 l l 4 O O 善I 2 0 0 l 0 0 0 - 8 0 0 4 罂 蜷4 0 0 2 O 0 2 4 6 8 l 0 l 2 l 4 1 6 节点 图 2恒载作用下短支撑边支反力 I J 4 6 l I J J Z J 4 J 6 I 节点号 图 3 标 准 组 合 下 短 支 撑 边 最 大 支 反 力 根 据计 算结 果 ， 短 支撑 边 中间 部分 支 座 的反 力分 布 比较 均 匀 ； 短 支撑 边最 右端 为板梁 钝角 处 ， 出现 了较 大 的支反 力 ， 而 通 过 减小 支座 间 距 对钝 角 处 的支 反 力 影响 不 明显 ， 见 表 2所 示 ( 模 型 1 、 模 型 2与 模 型 3比 3 8上 么姥 N 。 3 2 0 1 3 堇1 2 0 0 _ R 1 0 0 0 8 0 0 口 6 0 0 4 o 0 2 4 6 8 l 0 l 2 1 4 1 6 l 8 标 准组合下短支撑边最小支反力 表 2钝角处支反力比较 k N T况 模 型 1 模型 2 模 型 3 9 6 0 1 0 3 4 恒 载 1 1 1 6 ( 86 ) ( 9 3 ) 标准组 合 l 2 9 6 1 3 8 9 1 4 9 6 最 大 支反 力 ( 8 7 ) ( 9 3 ) 标准组合 9 3 8 1 0 1 6 1 l06 最小支反力 ( 8 5 ) ( 9 2 ) 在 布置短 支 撑边 支 座 时 ， 在 满 足 构 造要 求 的情 况 下 ， 钝角处的支座尽可能靠外侧布置 ， 同时宜尽量增加 支座 间 距 ， 以 使 短 支 撑 边 的 支 座 反 力 尽 可 能 的 均 匀 分配 。 3 3长 支撑边 支反 力 异形板 的长 支 撑 边 在 恒 载 作 用 下 ， 标 准 组 合 下 的 最 大 、 最 小 支 反 力 的 计 算 结 果 如 图 5 图 7 所 示 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 6 00 I 4 O O 1 2 0 0 口 l 0 0 0 8 0 0 d 6 O O 嬷4 o 0 2 0 0 0 1 6 0 0 z I 4 0 0 I 2 0 0 ， 莺 - 嘣 Id 8 o o 雾6 O O 4 o 0 2 0 0 O 图 5 恒 载 作 用 下 长 支 撑 边 支 反 力 0 2 4 6 8 1 0 l 2 l 4 l 6 l 8 节 点号 图 6标准组合下 长支 撑边最大支反力 0 2 4 6 8 l O 1 2 l 4 1 6 1 8 节点 号 图 7标准组合下长支撑边最小 支反力 根据计 算 结 果 ， 长 支撑 边 中 间部 分 支 座 的反 力 分 布 比较 均 匀 ； 长 支撑 边最 右端 为板 梁锐 角处 ， 支反 力偏 小 ， 通 过调 整支 座 间 距 对 锐 角处 的支 反 力 有 一 定 的 改 善 ， 见表 3所示 ( 模型 2 、 模型 3与模型 1比较) 。 在布置长支撑边支座时 ， 锐角处 的支座适当靠内 侧 布 置 ， 同时宜 尽量 增加 支座 间距 ， 以使长 支撑 边 的 支 座反 力尽 可能 的均 匀分 配 。 表 3锐角处支反力 比较 k N 工况 模型 1 模 型 2 模型 3 1 6 4 2 9 9 恒 载 1 O 4 ( 1 5 8 ) ( 2 8 8 ) 标准组合 8 8 1 4 4 2 7 7 最 大支反力 ( 1 6 4 ) ( 3 1 5 ) 标准组合 1 3 5 2 1 3 4 2 2 最小 支反力 ( 1 5 8 ) ( 3 1 3 ) 3 4支座 优化 布置 由于 异形 板 的内力分 布 和支反 力呈 现不 规则 的现 象 ， 在 布 置 支座 时 ， 长 、 短 支 撑 边 可 以取 用不 同的 支 座 块 数 ， 同时支座 间距 可 以取 不 同 的数 值 。结 合 以上 的 分析结 果 ， 对该模 型 提 出了支座 布置 优化 的 目标 ： ( 1 ) 支 座有 一定 的压力 储备 ， 不允 许 出现脱 空 ； ( 2 ) 支 座受 力 比较 均 匀 ； ( 3 ) 板 梁受 力 比较 合理 。 调 整后 的计 算模 型 与 模 型 3相 比， 两 侧 的 支座 个 数 均减 少 为 4个 。短 边支 撑侧 的支 座间距 为不 等距 布 置 ， 中间部分 支 座间距 适 当加大 ； 长边 支撑 侧 锐角 处 的 支座适 当靠 内侧布置 ， 以使两侧的支反力分布更为均 匀 ， 计算 模 型如 图 8 所 示 。 图 8 优 化 模 型 经计 算 ， 短支 撑边 、 长支 撑边 的支 座反 力分 别 如 图 9 、 图 1 0所示 。 l 6 0 0 1 4 0 0 l 2 0 0 1 0 0 0 Z 8 0 0 6 OO 4 ( x 】 2 ( ) 0 0 0 0 5 l 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 节点号 图 9短支撑边支座 反力 ( 下转 第 6 O页) N 。 3 2 0 1 3上 么堍 3 9 咖 伽 猢 伽 抛 0 z 似瓣亘 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m