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臺灣異形橋梁對橡膠支座反力的影響

某市的立交橋跨徑為45m的預應力混凝土異形箱梁橋，具有一定代表性。該橋寬由標準斷面的13m變化至分叉處9m+12.4m, 梁高為2.5m。異形箱梁橋平面布置形式擬采用為“人”字形(圖1-a)或“褲衩”形(圖1-b)的結構布置形式。支座布置形式為，左端為雙橡膠支座，右端每側雙橡膠支座。

異形橋變寬箱梁的構造形式

　　異形橋橡膠支座布置研究

　　異形橋結構布置對支座反力的影響

　　在承載能力極限狀態(砼的收縮和徐變考慮10年)作用下，異形箱梁采用方案一(左端單箱雙室的“褲衩”形)、方案二(左端單箱雙室的“人”字形)、方案三(左端單箱四室的“褲衩”形)和方案四(左端單箱四室的“人”字形)的結構布置形式對其橡膠支座反力影響

      四種方案的支反力分布規律一致，即異形箱梁的兩側邊腹板附近的支反力較大，而中腹板附近的支反力相對較小。其中，方案一、二與方案三、四相比，豎向支反力最大相差1772 kN，相對較小;但縱向和橫向的支反力最大相差1672kN，相對較大;方案一和方案二相比支反力均相對較大，方案三、四亦如此。故異形梁采用“人”字形支反力相對較好，但采用單箱幾室還要綜合考慮。

　　橡膠支座間距的確定

　　將橡膠支座布置形式變為，左端為三橡膠支座，右端每側雙橡膠支座。在承載能力極限狀態(砼的收縮和徐變考慮10年)作用下，就上述四種方案再次進行建模計算分析，其支反力對比結果如表2和表3所示。

　　各方案支反力對比

　　各方案支反力對比

　　各方案支反力對比

　　由表2、3可知，左端布置橡膠支座多少對右端影響很小，但左端布置橡膠支座越多，產生水平推力就越大，故異形梁在抗傾覆的前提下，盡量少布置橡膠支座，進而減小水平推力的產生。

　　預應力鋼束的布置

　　在正常使用極限狀態(砼的收縮和徐變考慮10年)作用下，異形箱梁采用上述四種結構布置形式對其左邊腹板、右邊腹板、中腹板的撓度和應力影響如表4所示。

　　各方案最大豎向位移對比

　　由表4可知，同一種截面形式，采用“人”字形或“褲衩”形的結構布置形式，對結構的撓度影響甚微，但四種方案的撓度都是左腹板的最大、中腹板的次之，右腹板的最小。異形橋在彎扭耦合的作用下，曲率半徑較大側撓度最大，曲率半徑較大側撓度最小，故在布置預應力鋼束時，要采取非對稱布置，這樣有利于結構的內力分布，進而可以減小各支反力之間的較大偏差。

　　異形橋布置橡膠支座時，要考慮結構的布置形式及穩定性和預應力鋼束的布置形式的綜合性影響。異形橋分岔前的梁端處，若橋寬不大，應設兩個橡膠支座，且固定橡膠支座設在橋梁梁肋曲率半徑較大側;若橋寬較大，每一支承橫斷面可設3~4個支座，固定支座應設在橫梁中間，這樣可以減小贅余力的產生。在岔道處應增設支座，端橫梁轉折處不設支座;在滿足穩定性的前提下，支座間距應盡量減小且均勻，這樣支反力大小也就相對均勻。此外，預應力鋼束采用非對稱布置，可使其各支反力的分配更加均勻。