衡水异形桥梁对橡胶支座反力的影响

某市的立交桥跨径为45m的预应力混凝土异形箱梁桥，具有一定代表性。该桥宽由标准断面的13m变化至分叉处9m+12.4m, 梁高为2.5m。异形箱梁桥平面布置形式拟采用为“人”字形(图1-a)或“裤衩”形(图1-b)的结构布置形式。支座布置形式为，左端为双橡胶支座，右端每侧双橡胶支座。

异形桥变宽箱梁的构造形式

　　异形桥橡胶支座布置研究

　　异形桥结构布置对支座反力的影响

　　在承载能力极限状态(砼的收缩和徐变考虑10年)作用下，异形箱梁采用方案一(左端单箱双室的“裤衩”形)、方案二(左端单箱双室的“人”字形)、方案三(左端单箱四室的“裤衩”形)和方案四(左端单箱四室的“人”字形)的结构布置形式对其橡胶支座反力影响

      四种方案的支反力分布规律一致，即异形箱梁的两侧边腹板附近的支反力较大，而中腹板附近的支反力相对较小。其中，方案一、二与方案三、四相比，竖向支反力最大相差1772 kN，相对较小;但纵向和横向的支反力最大相差1672kN，相对较大;方案一和方案二相比支反力均相对较大，方案三、四亦如此。故异形梁采用“人”字形支反力相对较好，但采用单箱几室还要综合考虑。

　　橡胶支座间距的确定

　　将橡胶支座布置形式变为，左端为三橡胶支座，右端每侧双橡胶支座。在承载能力极限状态(砼的收缩和徐变考虑10年)作用下，就上述四种方案再次进行建模计算分析，其支反力对比结果如表2和表3所示。

　　各方案支反力对比

　　各方案支反力对比

　　各方案支反力对比

　　由表2、3可知，左端布置橡胶支座多少对右端影响很小，但左端布置橡胶支座越多，产生水平推力就越大，故异形梁在抗倾覆的前提下，尽量少布置橡胶支座，进而减小水平推力的产生。

　　预应力钢束的布置

　　在正常使用极限状态(砼的收缩和徐变考虑10年)作用下，异形箱梁采用上述四种结构布置形式对其左边腹板、右边腹板、中腹板的挠度和应力影响如表4所示。

　　各方案最大竖向位移对比

　　由表4可知，同一种截面形式，采用“人”字形或“裤衩”形的结构布置形式，对结构的挠度影响甚微，但四种方案的挠度都是左腹板的最大、中腹板的次之，右腹板的最小。异形桥在弯扭耦合的作用下，曲率半径较大侧挠度最大，曲率半径较大侧挠度最小，故在布置预应力钢束时，要采取非对称布置，这样有利于结构的内力分布，进而可以减小各支反力之间的较大偏差。

　　异形桥布置橡胶支座时，要考虑结构的布置形式及稳定性和预应力钢束的布置形式的综合性影响。异形桥分岔前的梁端处，若桥宽不大，应设两个橡胶支座，且固定橡胶支座设在桥梁梁肋曲率半径较大侧;若桥宽较大，每一支承横断面可设3~4个支座，固定支座应设在横梁中间，这样可以减小赘余力的产生。在岔道处应增设支座，端横梁转折处不设支座;在满足稳定性的前提下，支座间距应尽量减小且均匀，这样支反力大小也就相对均匀。此外，预应力钢束采用非对称布置，可使其各支反力的分配更加均匀。