CN102505637A - 连续箱梁桥的支座布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续箱梁桥的支座平面布置方法。其步骤如下：按其桥墩处地质条件和桥墩下部构造计算桥墩顶的抗推刚度
Figure 2011103351665100004DEST_PATH_IMAGE001
，根据各墩的抗推刚度计算箱梁的不动点S.P.，根据桥墩顶恒载支反力R，计算墩顶水平力
Figure 671071DEST_PATH_IMAGE002
，计算支座滑动时桥墩顶的最大水平位移
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，计算各桥墩的收缩变形量
Figure 982098DEST_PATH_IMAGE004
，离不动点S.P.最近的桥墩处布置固定支座，其余桥墩若，则该桥墩处布置固定支座，反之则采用单向滑动支座。本发明方法可提高大纵坡桥梁的纵向抗推能力，间接提高桥墩的抗力，提高桥梁的横向限位能力2～4倍，有效的防止弯桥、大横坡箱梁的横向滑移；该方法不改变原有结构的受力体系及支座承载力，并对其受力体系进行有效的利用，不增加造价。

Description

连续箱梁桥的支座布置方法
技术领域
本发明涉及桥梁建筑领域，具体涉及一种连续箱梁桥的支座平面布置方法。
背景技术
桥梁在温度变化、各种荷载特别是交通荷载引起的弹性应变的作用下会发生移动。在古代，桥梁是用石头、砖或者木材建造的，大多数石桥的伸缩受温度的升降影响很小，木桥规模小且有天然的纹缝，整个桥的伸缩因各个部分的伸缩而分散了，故古代的桥可以没有支座。但现代随着钢结构以及后来的钢筋混凝土和预应力混凝土的使用，桥梁支座得到了广泛的应用。
桥梁支座一般分为固定支座和活动支座，固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力和水平力，又要保证主梁发生挠曲时支撑处能自由转动；活动支座只传递竖向压力，它要保证主梁在支撑处既能自由转动又能水平移动。在一座桥梁上各个位置所需选用的支座类型主要取决于下列因素：竖向荷载、水平荷载、位移要求、转动要求、桥梁的结构型式、桥梁墩台和上部构造的尺寸、各支点所需支座个数、地基条件以及基础沉降的可能性、桥长等。
桥梁支座的布置主要和桥梁的结构形式有关。通常在布置支座时需要考虑以下的基本原则：①支座应能同时适应桥梁顺桥向（X方向）和横桥向（Y方向）的变形；②支座应使由于梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、横向转角应尽可能不受约束；③桥梁通常必须在每联梁体上设置一个固定支座；④在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度。总之，桥梁支座的布置原则是既要便于传递支座反力，又要使支座能充分适应梁体的自由变形。
现有的支座布置方法：在每联梁体上设置一个固定支座，其它为单向或双向滑动支座，如图1所示。这种布置方法的缺点在于：①部分桥墩安装滑动支座并不会滑动，滑动支座并未起到应有的作用；②因安装滑动支座，降低了桥墩的抗推刚度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种连续箱梁桥的支座平面布置方法，该方法在不改变原有的结构受力体系的情况下可提高桥梁的横向限位能力，有效的防止弯桥、大横坡箱梁的横向滑移。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种连续箱梁桥的支座布置方法，包括以下步骤：
（1）按其桥墩处地质条件和桥墩下部构造计算桥墩顶的抗推刚度                                                
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE001
；
（2）根据各墩的抗推刚度计算箱梁的不动点S.P.；
（3）根据桥墩顶恒载支反力R，计算墩顶水平力
Figure 410143DEST_PATH_IMAGE002
；
（4）计算支座滑动时桥墩顶的最大水平位移
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE003
；
（5）计算各桥墩的收缩变形量
Figure 533957DEST_PATH_IMAGE004
；
（6）将离不动点S.P.最近的桥墩处布置为固定支座，其余桥墩若
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE005
，则该桥墩处布置固定支座，反之则采用单向滑动支座。
上述计算方法可采用常规计算方法，如《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）等等。
以桩柱式桥墩为例，上述连续箱梁桥的支座布置方法包括以下步骤：
（1）按其桥墩处地质条件和桥墩下部构造计算桥墩顶的抗推刚度
Figure 631357DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 106201DEST_PATH_IMAGE006
式中，h为桥墩墩柱的高度，EI为墩柱的抗弯刚度，
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE007
为桩顶单位水平力产生的水平位移，
Figure 445784DEST_PATH_IMAGE008
为桩顶单位水平力产生的转角位移，为桩顶单位弯矩产生的水平位移，
Figure 689683DEST_PATH_IMAGE010
为桩顶单位弯矩产生的转角位移，n为桥墩墩柱的个数；
（2）根据各墩的抗推刚度计算箱梁的不动点S.P.（Stagnant Point）；
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE011
式中，C为收缩系数，降温35℃时，C=0.00001×35=0.00035；μR为桥台的摩擦阻力，其中R为桥台恒载支反力，μ为摩阻系数，μ一般取值0.06；正负号确定方法：先假定不动点S.P.在桥中部的某一点，μR在该点以左取负号，以右取正号；
Figure 692406DEST_PATH_IMAGE012
为桥墩至0号桥台的距离；x为不动点S.P.至0号桥台的距离；
（3）根据桥墩顶恒载支反力R，计算墩顶水平力；
Figure 535170DEST_PATH_IMAGE002
=μR
（4）计算支座滑动时桥墩顶的最大水平位移；
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE013
（5）计算各桥墩的收缩变形量
Figure 259730DEST_PATH_IMAGE004
；
（6）离不动点S.P.最近的桥墩处布置固定支座，其余桥墩若，则该桥墩处布置固定支座，反之则采用单向滑动支座；
（7）对于横向较宽的桥梁，按上述步骤进行横桥向计算。
对于其它类型的桥墩（空心墩、双柱式桥墩及各式柔性墩等），上述各计算参数按与其类型相对应的现有计算方法或规范进行计算即可。
本发明具有积极有益的效果：
1.提高桥梁的横向限位能力2～4倍，有效的防止弯桥、大横坡箱梁的横向滑移；
2.提高大纵坡桥梁的纵向抗推能力，间接提高桥墩的抗力；
3.本发明不改变原有结构的受力体系，并对其受力体系进行有效的利用；
4.本发明不改变支座承载力，不增加造价。
附图说明
图1为现有常规的连续箱梁桥的支座平面布置示意图；
图2为芒山互通式立交E匝道桥的支座平面布置示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中无特别说明或阐述的计算方法或实施步骤，均为常规方法或步骤。
实施例1  济宁至祁门高速公路永城段芒山互通式立交E匝道桥为4-16连续箱梁，桥梁宽度10.5m，桩柱式桥墩，中间三个桥墩墩高分别为8.5m、9m、9.5m，柱径为1.3m，查计算书0～4号墩台恒载支反力分别为1619kN、4395kN、3937kN、4875kN、1893kN。
（1）各墩的抗推刚度
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）附录P计算：
EI＝3.1404×106kN·m2
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE015
＝1.0543×10-5m
Figure 94196DEST_PATH_IMAGE008
＝2.2313×10-6rad
Figure 953568DEST_PATH_IMAGE009
＝2.2313×10-6m
Figure 562404DEST_PATH_IMAGE010
＝7.6434×10-7rad
n＝2
Figure 548945DEST_PATH_IMAGE016
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE017
Figure 936458DEST_PATH_IMAGE018
＝1.44×104kN/m
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE019
Figure 779780DEST_PATH_IMAGE020
＝1.27×104kN/m
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE021
Figure 938229DEST_PATH_IMAGE022
＝1.13×104kN/m
（2）计算桥梁的不动点S.P.（Stagnant Point）
支座摩阻系数按0.03
温度下降20℃，收缩徐变按降温15℃计算。
C＝35×0.00001＝0.00035
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE023
Figure 961417DEST_PATH_IMAGE024
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE025
（3）计算墩顶水平力
Figure 888922DEST_PATH_IMAGE026
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE027
（4）计算支座滑动时桥墩顶的最大水平位移
Figure 903146DEST_PATH_IMAGE003
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE029
（5）计算各墩的收缩变形量
Figure 62522DEST_PATH_IMAGE030
Figure 2011103351665100002DEST_PATH_IMAGE031
经计算支座滑动时1、3号墩柱顶的位移分别为9.2mm、12.9mm，墩顶的最大位移分别为5.4mm、5.6mm，远小于需要设置滑动支座的位移，因此中间三个墩设置固定支座，如图2所示。
该桥梁工程建成使用至今，横向限位能力、桥墩的抗力等各项性能指标满足设计要求，且使用效果良好，有效的防止了大横坡箱梁的横向滑移。
改变上述实施例中的各个具体的数值参数，或者是计算方法的等同替换，可形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (4)

1.一种连续箱梁桥的支座布置方法，包括以下步骤：
（1）按其桥墩处地质条件和桥墩下部构造以常规方法计算桥墩顶的抗推刚度                                                
Figure 2011103351665100001DEST_PATH_IMAGE001
；
（2）根据各墩的抗推刚度以常规方法计算箱梁的不动点S.P.；
（3）根据桥墩顶恒载支反力R，以常规方法计算墩顶水平力
Figure 291483DEST_PATH_IMAGE002
；
（4）以常规方法计算支座滑动时桥墩顶的最大水平位移
Figure 2011103351665100001DEST_PATH_IMAGE003
；
（5）以常规方法计算各桥墩的收缩变形量
Figure 303433DEST_PATH_IMAGE004
；
（6）将离不动点S.P.最近的桥墩处布置为固定支座，其余桥墩若，则该桥墩处布置固定支座，反之则采用单向滑动支座。
2.根据权利要求1所述连续箱梁桥的支座平面布置方法，其特征在于，所述桥墩为桩柱式，包括以下步骤：
（1）按其桥墩处地质条件和桥墩下部构造计算桥墩顶的抗推刚度
Figure 34629DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 342507DEST_PATH_IMAGE006
式中，h为桥墩墩柱的高度，EI为墩柱的抗弯刚度，
Figure 2011103351665100001DEST_PATH_IMAGE007
为桩顶单位水平力产生的水平位移，
Figure 159153DEST_PATH_IMAGE008
为桩顶单位水平力产生的转角位移，
Figure 2011103351665100001DEST_PATH_IMAGE009
为桩顶单位弯矩产生的水平位移，
Figure 709214DEST_PATH_IMAGE010
为桩顶单位弯矩产生的转角位移，n为桥墩墩柱的个数；
（2）根据各墩的抗推刚度计算箱梁的不动点S.P.；
Figure 2011103351665100001DEST_PATH_IMAGE011
式中，C为收缩系数；μR为桥台的摩擦阻力，其中R为桥台恒载支反力，μ为摩阻系数，正负号确定方法：先假定不动点S.P.在桥中部的某一点，μR在该点以左取负号，以右取正号；
Figure 606501DEST_PATH_IMAGE012
为桥墩至0号桥台的距离；x为不动点S.P.至0号桥台的距离；
（3）根据桥墩顶恒载支反力R，计算墩顶水平力
Figure 36345DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 340287DEST_PATH_IMAGE002
=μR
（4）计算支座滑动时桥墩顶的最大水平位移
Figure 615411DEST_PATH_IMAGE003
；
Figure 2011103351665100001DEST_PATH_IMAGE013
（5）计算各桥墩的收缩变形量；
Figure 469414DEST_PATH_IMAGE014
（6）离不动点S.P.最近的桥墩处布置固定支座，其余桥墩若
Figure 512850DEST_PATH_IMAGE005
，则该桥墩处布置固定支座，反之则采用单向滑动支座。
3.根据权利要求2所述连续箱梁桥的支座平面布置方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，降温35℃时，所述收缩系数C=0.00001×35=0.00035。
4.根据权利要求2所述连续箱梁桥的支座平面布置方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述摩阻系数μ取值0.06。
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