[分享]调整支座偏心改善曲线梁桥受力的平衡设计

发表于2021-01-12     13人浏览     1人跟帖     总热度:255  

平衡设计的原理适用于任何结构体系,一个结构首先要到达自身的平衡。这样它才会处于最稳定状态,才有能力抵抗更不稳定的活荷载。反之当结构本身就处于一种不稳定状态时,再遇到不利的活荷载,那么,结构的安全性就会受到挑战。对于一个横桥向对称的正直桥来说,在对称的下部结构支承的情况下,其本身已经处于自身的平衡状态。在自重和预应力荷载作用下,各个梁的内力分布和位移变形是一致的,虽然数值上有差别但是微小的,只有在活载的作用下对各梁才会产生横向不均匀的内力和位移,对主梁才会产生扭矩和扭转变形。活载消失后主梁又恢复其平衡状态。
调整支座偏心改善曲线梁桥受力的平衡设计_2
对于曲线梁桥,情况就不一样了,如果中间各墩的支承位置也像直桥那样布置在桥梁中线上,那么,由于平面曲率的影响,曲线梁在自重和预应力荷载作用下,内外梁(肋)会产生向上或向下的不均匀变形,也就是说会使主梁发生扭转变形,实践证明这种变形是相当大的,是用肉眼能直接观察到的变形,有的可使梁端部支座脱空几厘米。在活载作用下这种变形会加大,虽然有足够的抗扭配筋,对这种结构如不进行处理,也会造成重大桥梁事故。但是这种情况可在设计时采取措施加以避免,其中最经济而又有效的方法就是调整中间交座的横向位置,使支座向与曲梁扭矩相反的方向偏移一定的距离,以使曲线梁达到类似直梁的平衡状态。

如何调整墩柱偏心才算是合理的设计呢?
首先分析在桥梁在活载作用之前,产生主梁扭转变形的因素主要有两种:一是曲线梁的自重(包括铺装和栏杆),二是预应力钢索平弯的径向力作用。一般的文献推荐的方法为,通过调整支座偏心从而调整主梁扭矩峰值和扭矩分布,使主梁最大扭矩与最小扭矩接近相等。这种方法认为主梁扭矩调整到满足以上要求时即是墩柱偏心调整到位。
本文认为此种方法有其不妥之处:首先是主梁扭矩值的大小主要取决于主梁的跨径、截面抗扭刚度和主梁的平面曲率大小。通过计算分析支座偏心值在一定范围内变化时,对于主梁扭矩值影响不大。

例如对于某曲线梁桥中墩支座分别偏心20cm25cm时,主梁扭矩值的变化不足5%。其次只调整主梁扭矩而忽略了主梁的扭转变形这一重要因素是不全面的。一根曲线梁虽然扭矩值满足设计要求,但是并不一定达到了其真正的平衡状态,仍然会使主梁产生很大的扭转变形。现在有很多曲线梁桥在施工阶段就产生主梁向外偏转或向内偏转,主要就是这种原因造成的,在设计中只注意到了梁的扭矩而忽略了控制它的扭转变形。



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