关于斜板桥受力及爬移的分析

李婷玉　汤茹茹

摘 要：当受到外界条件及地形情况制约需要修建斜桥，斜桥的上部结构的轴线与桥台、桥墩的支撑线不垂直，这就使斜桥的受力比正桥复杂。从而引起的变形也较复杂。

关键字：斜板桥；受力分析；横桥向位移

1 斜桥的受力分析

1、支承边反力

斜板在支承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，如图1所示，以钝角B、C处的反力最大，以锐角A、D处的反力最小，甚至可能出现负反力，使锐角上翘。

2、跨中主弯矩

斜板的荷载一般有向支承边的最短距离传递的趋势（如图2）

宽跨比较小的情况下，主弯矩方向朝支承边垂直方向偏转，宽跨比较大的情况下，板中央的主弯矩几乎垂直于支承边，边缘的主弯矩平行于自由边。

3、钝角负弯矩

有时它的绝对值比跨中主弯矩还要大，其负主弯矩的方向接近于钝角的二等分线相正交。

4、横向弯矩

斜板的最大纵向弯矩比相应的正板小，横向弯矩比正板大得多，尤其是跨中的横向弯矩。

5、扭矩

如图1所示斜板在A、D两点有翘曲，如果固定A、D两点，那么将使斜板在两个方向产生扭矩。

2 斜桥的爬移

1、外界因素发生变化引起斜桥的爬移

1.1温度变化

当外界温度发生变化，由于桥梁是超静定结构，会在多余约束处产生约束反力，温度变化还将引起斜板桥桥面板材料的收缩或膨胀，从而引起其在平面内有位移产生，在各支承处产生变位，各约束反力可能产生一个不平衡的旋转力矩，此力矩引起斜桥横桥向的位移

1.2混凝土收缩徐变

硬化的混凝土除了受短期荷载产生弹性变形外，在不受荷载作用的情况下，由于各种物理或化学的因素也会引起局部或整体的体积变化。一方面由于水泥水化物的固体体积小于水化前反应物的总体积所引起的化学收缩。另一方面是由于在硬化水泥中形成大量细微孔，孔中自由水量逐渐降低，结果产生毛细水压力，造成硬化水泥石受负压作用产生自生收缩。此外处于空气中的混凝土当水分散失时，也会引起体积收缩，称为干缩。当混凝土承受长期荷载时，随时间的延长，应力不变，应变不断增加，称为混凝土的徐变。这些变形都会让斜板桥桥面板在支座处产生变位，支座处的约束反力产生不平衡的旋转力矩，进而引起斜桥横桥向的位移。

1.3预加力

对斜板桥桥面板受拉区预先施加压应力，使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，這种预加力会是斜板桥桥面板产生弹性压缩，同时预加力还会促进斜桥徐变位移的增长，同样会使其在横桥向产生位移。

2、外荷载作用引起的斜桥的爬移

2.1制动力

汽车在桥上制动时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力，研究表明车辆制动力会对主结构产生较大的水平力，如果这个力的合力不通过转动中心，则这些力即对转动中心产生不平衡的力矩及合力，引起斜桥在其平面内的转动及平移。

2.2风荷载

当气流绕过非流线型截面的桥梁结构时会产生流动和涡旋的分离，形成复杂的空气作用力，当桥梁结构的刚度较大时，结构会保持静止不动，这种空气作用力相当于静力作用。这种由风荷载产生的静力作用如果不通过旋转中心，同样会引起斜桥在其平面内的转动及平移。

2.3地震力

由于地震作用产生地震波，在桥梁结构上产生横向和竖向的力，这种力以横桥向的力影响最为严重，横向力为自重与地震系数的乘积，地震所引起的横向力也会产生不平衡的旋转力矩，造成斜桥在横桥向的位移。

3、总之，斜桥的爬移是横桥向的水平累计位移引起，又由于混凝土收缩徐变等引起的变形是不可恢复的，所以由上述因素所产生的斜桥的横向位移也是不可恢复的。

3 爬移的解决方法

在墩台上设置限制侧向位移的构造

参考文献

[1]陈宝春，陈友杰 第二版《桥梁工程》教材 人民交通出版社

[2]马骏 ， 唐洪亮 ， 王少钦 《风荷载对桥梁结构的作用效应的研究》山西建筑