斜梁桥墩柱抗扭特性分析

盛玉利 常战伟

摘  要：文章结合工程实例运用桥梁专用软件Mdias Civil建模，采用偏心的车道加载方式对墩柱的受力进行分析，分析了不同斜度和墩柱高扭矩的变化趋势。

关键词：斜度;墩高;扭矩

中图分类号：U441     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）02-0153-02

仅在恒载在不考虑活荷载作用下，钢筋混凝土弯、斜梁桥墩台截面上不仅有弯矩M、剪力V、还有扭矩T的产生。对于在这种情况下构件截面上将会有主拉应力产生，当主拉应力达到一定程度时，构件便会开裂。在现实施工和生活中，较多出现的是弯、剪、扭共同作用的构件。由于构件受剪弯扭的共同作用，受力比较复杂，三种作用相互影响。所以用统一的相关方程式来计算完全考虑它们之间相关性是非常困难的。

1  墩柱扭转效应的分析

构件在扭矩作用下，结合构件的受扭性能，构件的扭转可分为。

①自由扭转，即构件各横截面可自由转动或凹凸，横截面上只有剪应力，没有正应力，纵向纤维没有缩短或伸长，次时的扭转效应称为自由扭转。

②约束扭转，横截面上除有约束扭转剪应力外还有约束扭转正应力，杆端横截面自由翘曲时和扭转时截面自由凹凸受到约束，纵向纤维有线应变产生，这时的扭转称为约束扭转。某三跨斜梁桥的计算简化图如图1所示。

1.1  不同墩柱高对扭矩的影响

由于受上部结构支承偏位的不对称及水平力影响，在恒、活荷载作用下，均会有产生扭矩。当斜交即直桥时，上部结构加到盖梁上，如果无异常情况，在恒载作用下此时该桥墩柱及盖梁的扭矩应为零。但是由于在运行中汽车制动力和施工中支承的偏位等一些因素产生的水平力，从而导致墩柱将产生一定的扭矩。由于墩高不同将有不同大小扭矩值的产生，其计算结果见表1、表2（不同正负号对于坐标轴的方向）。

以墩柱高7 m为例，斜交30 ？觷墩柱扭距与弯矩的比值。

结合上表分析计算结果，墩的扭矩值的大小随着墩柱的增高成反比例变化趋势。

对于相等的柱高，双肢墩两柱的扭矩方向相反，大小与墩柱高度成反比例变化趋势，扭弯比基本相等。

1.2  不同墩柱高差对扭矩的影响

由于快速发展的交通建设，地势复杂的地方道路桥梁建设也逐渐增多，各式各样的异型桥梁在逐渐修建，由于受实际地形的影响，墩柱高高低不同的双肢墩在被逐渐利用。

本文通过变换不同侧面的墩柱高程和高差，分析在活、恒荷载作用下，墩柱的高低对扭矩的影响（不同正负号对于坐标轴的方向）。

本文以改变1#、3#两柱高分别为7、8、9、10、11 m，2#、4#柱采用固定高度5 m。以斜交30 ？觷，两柱高差分別为2、3、4、5、6 m，两墩柱扭矩值随高差计算结果见表3。

采用相反方案时，改变2#、4#柱两柱高分别为7、8、9、10、11 m，1#、3#柱采用固定高度5 m。以斜交30 ？觷，两柱高差分别为2、3、4、5、6 m时，两墩柱扭矩值随高差计算结果见表4。

结合上表4计算结果，以高差4 m和6 m为例，扭弯比随高差的计算结果见表5。

结合上表3、4计算结果，通过改变双肢墩柱高差，墩柱扭矩差值随着高差成正比例变化。改变不同侧面的柱高，扭转方向发生相反，低柱承受较大扭矩，扭弯比随着高差的变化。在现实设计过程中，对于高差比较大的特殊地区双肢墩柱，应做抗扭钢筋的设计计算。

2  结  语

本文以斜交30 ？觷的斜梁桥为例，分析了双肢墩柱扭矩值的变化趋势与柱高呈反比。墩柱扭矩值随着高差成正比例变化，低柱承受扭矩较大，不同侧面柱高的变化，扭转方向相反。

参考文献：

[1] 邢志成.单梁武B型连续斜梁桥浅析[J].华东公路，1986，（5）.