三跨连续曲线钢箱梁支反力计算分析

杨彩红

（天津城建设计院有限公司杭州分院，浙江 杭州 310014）

三跨连续曲线钢箱梁支反力计算分析

杨彩红

（天津城建设计院有限公司杭州分院，浙江 杭州 310014）

某工程三跨连续曲线钢箱梁采用板单元进行计算分析，分别对曲线半径为50 m、75 m、100 m、125 m、150 m、175 m和200 m的三跨连续钢箱梁建立模型，计算并提取支反力。三跨连续曲线钢箱梁在最不利工况下内侧支座反力随着平面曲线半径的增大而增大，外侧支座反力随着平面曲线半径的增大而减小，端部内侧支座最小反力在平面曲线半径为50～150 m时为负，其余情况下均为正。由于最不利工况下端部内侧支座出现了负反力，故需对钢箱梁内侧进行适量压重，以防钢箱梁在使用过程中发生侧翻，确保行车安全。

钢箱梁；曲线梁桥；板单元；支反力；计算分析

0 引言

钢箱梁具有自重较轻、施工迅速、施工对环境影响小等特点，且随着桥梁施工工艺和质量控制的提高，钢箱梁越来越多的运用于桥梁建设中，其质量直接关系到桥梁结构的安全。

1 工程概况

某立交工程跨越现状道路交叉口，匝道平面曲率半径为50 m、75 m、100 m、125 m、150 m、175 m和200 m，在这些曲率半径处上部结构采用28 m+ 34 m+28 m等高度连续钢箱梁。

桥宽为0.5 m防撞护栏+7.0 m车行道+0.5 m防撞护栏 ，共8.0 m，扣除两侧防撞护栏下滴水设施各0.1 m外，钢箱梁实际结构宽度为7.8 m。道路中心线处梁高1.7 m。

设计荷载为城—A级(CJJ 11-2011)，计算车道数为2。二期恒载为10 cm沥青混凝土层+8 cm钢筋混凝土铺装，两侧防撞护栏各2.7 kN/m。温度荷载为均匀温差按整体升温35℃、整体降温30℃考虑；温度梯度参考BS5400中相关规定；支座不均匀沉降按10 mm考虑。

钢材采用Q345qC（GB/T 714-2008）。

2 建立有限元模型

利用有限元程序MIDAS建立了空间有限元模型，钢箱梁钢板采用板单元来模拟。全桥模型共有5 100个节点，7 638个板单元。三跨连续曲线钢箱梁有限元模型见图1。

图1 三跨连续曲线钢箱梁有限元模型图

3 边界条件

每个桥墩均设两个支座，两个中墩支座均距道路中心线0.8 m，由于受钢箱梁底板宽度所限两个边墩支座均距道路中心线1.5 m。钢箱梁支座布置示意见图2。

图2 三跨连续曲线钢箱梁支座布置示意图

节点1、5和7处约束UY、UZ，节点2、6和8处约束UZ，节点3处约束UX、UY、UZ，节点4处约束UX、UZ。

4 支反力计算结果分析

三跨连续钢箱梁位于不同曲率半径及直线上的反力值见表1。

表1 钢箱梁位于不同曲率半径及直线上的反力值 kN

由表1可知，1#、3#支座（即内侧支座）恒载反力随着平面曲线半径的增大而增大，2#、4#支座（即外侧支座）恒载反力随着平面曲线半径的增大而减小；1#～4#支座汽车荷载反力随着平面曲线半径的增大而增大；2#、3#支座沉降反力随着平面曲线半径的增大而减小，1#、4#支座沉降反力随着平面曲线半径的增大由减小渐变为增大；局部升降温时支座反力随着平面曲线半径的增大而减小。

最不利工况下,1#、3#支座（即内侧支座）最大反力随着平面曲线半径的增大而增大，2#、4#支座（即外侧支座）最大反力随着平面曲线半径的增大而减小，1#支座最小反力在平面曲线半径为50m～150m时为负，其余情况下支座最小反力均为正。由于三跨连续曲线钢箱梁在最不利工况下端部内侧支座出现了负反力或反力值较小，故需要对内侧进行适量压重，使支反力为正且有一定富余，以防钢箱梁在使用过程中发生侧翻，确保行车安全。

5 结语

用板单元对三跨连续曲线钢箱梁进行支反力计算分析，可比较直观的了解钢箱梁的支反力情况，避免仅按照直线计算的不足。当支座出现负反力或反力值较小时，对钢箱梁进行适量压重，以防钢箱梁在使用过程中发生侧翻，确保桥梁结构安全运行。

本文仅对该种跨径进行分析，其余跨径有待进一步研究探讨。

U443.3

B

1009-7716（2016）05-0076-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.020

2016-01-19

杨彩红（1982-），女，新疆石河子人，工程师，从事桥梁设计工作。