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0 引言

近年来，我国基础设施建设速度仍在加速，城市之中也出现了越来越多的现代化互通式立交工程[1]，在城市立交工程的建设中，由于用地和线型的限制，立交工程中出现了越来越多的曲线梁桥[2-3]。曲线梁桥不同于直线梁桥，其结构受力比直线梁桥更复杂，并且受到跨长、半径、墩台、支座等多方面的影响[4-5]。亦有许多学者对曲线梁桥的结构受力进行了相关研究，但对于曲线桥梁支座反力影响因素研究较少，且研究缺乏针对性[6]，考虑到上述情况，本文以某实际工程案例为依托，利用Midas Civil 2017软件，研究了曲线梁桥半径、梁端支座距离、边中跨比等因素对单箱双室曲线梁桥支座反力的影响。

1 工程概况

某连续单箱双室曲线梁桥采用C50预应力混凝土，预应力混凝土参数如表1所示。

表1 C50预应力混凝土参数预应力钢绞线直径/mm预应力钢绞线抗拉强度/MPa钢筋混凝土重力密度/(kN·m-3)15.21 860 25.5

曲线梁桥跨度为3×25 m，梁高为1.5 m，箱梁宽度12 m，某连续单箱双室曲线梁桥典型断面如图1所示。

图1 单箱双室曲线梁桥典型横断面(单位： mm)

Midas计算取值如表2所示。

表2 Midas计算取值二期恒载/(kN·m-1)汽车荷载温度基础不均匀沉降/mm35公路I级桥梁整体均匀升温±20 ℃ -5

本工程桥梁中间支座采用单向活动盆式支座，桥台处采用双盆式支座，支座距离为3 m，支座布置如图2所示。

图2 单箱双室曲线梁桥支座布置图

2 曲线梁桥半径对支座反力影响精细化分析

本文通过控制变量法进行研究，当研究曲线梁桥半径时，保持梁端支座距离、边中跨比不变，设置工况如表3所示。

表3 曲线梁桥半径工况表曲线梁桥半径/m梁端支座距离/m边中跨比50、100、150、200、250、30041

通过对上表6种曲线梁桥半径工况进行计算，得到的各支座最小反力，如表4所示。

表4 各半径工况下的支座最小反力支座位置不同半径(m)时的最小反力/kN50100150支座1-1 806.3-787.4-432.5支座21 512.61 119.81 005.3支座33 802.43 801.63 799.2支座43 916.23 855.13 811.5支座5-1 912.1-762.1-421.5支座61 492.61 169.31 037.1不同半径(m)时的最小反力/kN200250300-266.8-170.9-100.1977.9936.5906.53 701.33 795.63 791.43 799.23 831.23 831.9-271.6-171.9-102.6973.7928.6897.6

为了使数据更加形象化，绘制了每个支座随曲线梁桥半径变化时的最小反力曲线图，如图3所示。

图3 半径变化下的单箱双室曲线梁桥支座最小反力图

从上图可以看出，该曲线梁桥各支座受力并不均匀，尤其是内外2个支座相差(支座1与支座2，支座5与支座6)更加明显，同时当曲线梁桥半径逐渐变小时，内外两支座受力不均匀情况更加明显。同时由图表可知，曲线梁桥的内部支座也会出现负压力，但由于普通盆式橡胶支座只能承受由桥梁上部结构传递的正压力，出现负压力就意味着支座此时是处于脱空的状态，且曲线梁桥半径越小，支座越易产生脱空现象。

3 曲线梁桥梁端支座距离对梁桥支座反力影响精细化分析

通过控制变量法进行研究，当研究梁端支座距离时，保持曲线梁桥半径、边中跨比不变，设置工况如表5所示。

表5 梁端支座距离工况表曲线梁桥半径/m梁端支座距离/m边中跨比2002.5、3、3.5、4、4.5、51

通过对表5的6种梁端支座距离工况进行计算，得到的各支座最小反力，如表6所示。

为了使数据更加形象化，绘制了每个支座随梁端支座距离变化时的最小反力曲线图，如图4所示。

从图4可以看出，当梁端支座距离逐渐变小时，单箱双室曲线梁桥支座内外两支座受力不均匀情况更加明显。同时由图表可知，曲线桥梁的内部支座同样会出现负反力，但由于普通盆式橡胶支座只能承受由桥梁上部结构传递的正反力，出现负压力就意味着支座此时是处于脱空的状态，且梁端支座距离越小，支座越易脱空。

表6 各梁端支座距离工况下的支座最小反力支座位置不同梁端支座距离(m)时的最小反力/kN2.533.5支座1-1 933.4-1 126.5-613.9支座21 114.81 035.21 004.8支座33 701.33 701.33 701.3支座43 799.23 799.23 799.2支座5-1 938.9-1 143.9-623.2支座61 105.61 031.91 014.3不同梁端支座距离(m)时的最小反力/kN44.55-266.8-42.9116.8977.9962.8947.63 701.33 701.33 701.33 799.23 799.23 799.2-271.6-44.2114.6973.7953.2938.1

图4 梁端支座距离变化下的单箱双室曲线梁桥支座最小反力图

4 曲线梁桥边中跨比对梁桥支座反力影响精细化分析

通过控制变量法进行研究，当研究边中跨比影响时，保持曲线梁桥半径、梁端支座距离不变，选择4种工况进行研究，分别为25 m+25 m+25 m、20 m+25 m+20 m、18 m+25 m+18 m、16 m+25 m+16 m ，具体边中跨比工况如表7所示。

表7 边中跨比工况表曲线梁桥半径/m梁端支座距离/m边中跨比20041、0.8、0.72、0.64

通过对表7的4种曲线梁桥边中跨比工况进行计算，得到的各支座最小反力，如表8所示。

表8 各边跨比工况下的支座最小反力支座位置支座最小反力/kN边中跨比=1边中跨比=0.8边中跨比=0.72边中跨比=0.64支座1-266.8-273.9-325.6-381.2支座2977.9642.3502.1305.8支座33 701.33 399.63 214.23 081.7支座43 799.23 421.23 298.23 142.5支座5-271.6-280.1-331.2-388.3支座6973.7725.6523.6361.2

为了使数据更加形象化，绘制了每个支座随边中跨比变化时的最小反力曲线图，如图5所示。

图5 边中跨比变化下的单箱双室曲线梁桥支座最小反力图

从上图和表可以看出，随着边中跨比值的逐渐减小，中间支座和梁端外侧支座反力逐渐减小，梁端内侧支座负反力变大，出现这种现象的原因是:随着边中跨比的变小，使曲线梁桥整体恒载变小，从而使得曲线梁桥各支座反力变小。因此，如果曲线梁桥边中跨比较小，曲线梁桥梁端内侧支座可能产生负反力而发生脱空现象。

5 结论

本文以某实际工程案例为依托，研究了曲线梁桥半径、梁端支座距离、边中跨比等因素对单箱双室曲线梁桥支座反力的影响，得出了以下结论：

1) 随着单箱双室曲线梁桥半径的减小，曲线梁桥梁端内外侧支座最小反力差逐渐增大，曲线梁桥内外侧支座受力不均匀现象更加明显，支座越易脱空。

2) 单箱双室曲线梁桥梁端支座距离越小，梁端曲线内外侧支座最小反力差值越大，支座受力不均匀现象更加明显，支座越易脱空。

3) 单箱双室曲线梁桥梁边中跨比越小，曲线梁桥各支座反力均有逐渐变小的趋势，同时曲线梁桥内侧支座有负反力产生，支座越易脱空。