单（双）支座简支转连续梁桥单独荷载作用效应研究

李晓博 孙学先 刘真

【摘要】简支转连续梁桥主要有单支座、双支座两种支撑形式，两种支撑形式的受力特点各有不同。以往的分析多针对单双支座在不同荷载组合下作用效应不同进行分析，本文基于科卢韦齐简支转连续梁桥主要对双支座简支转连续梁桥、单支座简支转连续梁桥在单独荷载下的作用效应进行了对比分析研究，发现双支座简支转连续梁桥荷载对非加载跨作用相比单支座的大大减小。

【关键词】简支转连续梁桥；单支座；双支座；单独荷载

1. 研究背景

简支转连续梁桥[1]作为一种特殊的连续梁桥其支座布置形式一般有单支座、双支座两种形式。针对不同的荷载，两种支座形式的作用效果不尽相同，各有优缺点。

简支转连续梁桥由于其特殊的施工顺序，从施工到营运主要可分为两个阶段：预制简支构件的安装架设（简支阶段）；内支座区域现浇湿接缝混凝土、预应力钢筋后期张拉形成完整的连续结构（连续阶段）。简支阶段承受的是本身自重和前期预应力以及施工荷载等；连续阶段还要承受后期恒载、车辆荷载、以及使用阶段的其他可变荷载等后期荷载。因此，先简支后连续结构的受力与简支梁或完全的连续梁有较大差别 [2]。由简支到连续的体系转换使得其受力性能介于简支梁桥与连续梁桥之间。

单（双）支座简支转连续梁桥有着不同的受力特点，如双支座情况下简支转连续梁桥会出现支座脱空[4]的现象，而单支座情况下一般不会出现这种现象。单（双）支座在不同荷载组合[5]作用下有着不同的规律。简支转连续中使用单支座或者双支座对整体结构受力有一定影响， 运用双支座时能够改善主梁的受力，双支座在施工中更方便、快捷， 省略了临时支座的安装、拆除过程。但双支座受支座脱空及温度的影响变化幅度极大，同时在支座脱空处挠度变化发生了反向，对结构受力反而不利 [6-7]，并没有一个统一的规律。本文试图通过研究单一荷载作用下的单（双）支座简支转连续梁桥的受力性能来寻找一个具有一般性规律的结论。

本文取科卢韦齐大桥四跨一联（4×50m）部分作为研究对象。

2. 对比分析

2.1 荷载工况

采用迈达斯/MIDAS[8-9]对全桥四跨一联部分取单片梁（双支座）进行建模分析，同时建立单支座模型进行受力对比分析。

选择以下荷载工况分别进行对比分析，车道荷载取乘以横向分布系数[10]0.6466后的值：

工况一：恒载（重力荷载+二期恒载+预应力荷载）；

工况二：第一跨满布车道荷载（均布荷载6.79kN/m+跨中集中荷载232.78kN）；

工况三：第二跨满布车道荷载（均布荷载6.79kN/m+跨中集中荷载232.78kN）；

2.2 恒载作用对比

将单、双支座模型在恒载作用下前两跨弯矩、挠度变形值提取并绘制折线图：

图6恒载弯矩对比图

图7恒载挠度对比图

通过以上两图观察观察分析，连续梁桥无论采用单支座模型还是双支座模型在恒载作用下桥梁的弯矩、挠度变形都相差不大。

2.3第一跨满布车道荷载作用对比

将单、双支座模型在第一跨满布车道荷载作用下前两跨弯矩、挠度变形值提取并绘制折线图：

图8第一跨满布车道荷载弯矩对比图

图9第一跨满布车道荷载挠度对比图

通过对以上两图的分析，布置双支座相比布置单支座除可以有效减小桥跨弯矩及挠度作用外。对于非加载跨第二跨的弯矩作用，布置双支座时仅为318.84 （57.5m处），而布置单支座时达到了1928.06 ，布置双支座减小到单支座的16.5%。对于非加载跨的挠度作用，布置双支座時仅为0.7mm（68.75m处），而布置单支座时达到了5.4mm，布置双支座减小到单支座的12.5%。从图中也可看出布置双支座时对于非加载跨作用极小，说明布置双支座相比布置单支座可以大大减小对非加载跨的作用。

2.4第二跨满布车道荷载作用对比

将单、双支座模型在第二跨满布车道荷载作用下前两跨弯矩、挠度变形值提取并绘制折线图：

图10第二跨满布车道荷载弯矩对比图

图11第二跨满布车道荷载挠度对比图

通过对第二跨满布车道荷载的分析，发现第二跨加载与第一跨加载有着相似的规律。对于非加载跨第一跨的弯矩作用，布置双支座时仅为182.25 （42.5m处），而布置单支座时达到了1514.42 ，布置双支座减小到单支座的12%。对于非加载跨的挠度作用，布置双支座时仅为0.6mm（25m处），而布置单支座时达到了5.1mm，布置双支座减小到单支座的11.6%。从图中也可看出布置双支座时对于非加载跨作用极小，说明布置双支座相比布置单支座可以大大减小对非加载跨的作用。

结 论

通过以上的对比分析可以发现：对于汽车活载，布置双支座相对布置单支座能够减小弯矩及挠度效应，布置双支座对于减小荷载对非加载跨作用效应的能力大大优于布置单支座。

因此我们可以得出结论，布置双支座（相对于布置单支座）可以大大减小荷载对非加载跨的作用效应。

参考文献