[发明专利]V形河谷地形条件下高低墩梁桥支座优化设计与计算方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁建筑领域，具体涉及一种V形河谷地形高低墩梁桥支座优化设计与计算方法。

背景技术

对于梁桥而言，传统的设计方法是全桥均采用相同纵桥向剪切刚度的支座。然而，当梁桥地处V形河谷地形条件下时，桥墩高度呈现中间高，两边低的布置形式。由于高桥墩与低桥墩之间的抗推刚度差异较大，若各个桥墩处的支座纵桥向剪切刚度仍设置相同，则各个位置处由支座和桥墩组成的抗推刚度的差异也较大，导致在温度变化作用等纵桥向荷载作用下低墩受力太大，各桥墩之间的受力分配不合理，对桥梁的受力性能极其不利。因此，为了减小在温度变化作用等纵桥向荷载作用下低墩的受力，使V形河谷地形条件下高低墩梁桥的受力更加合理，本发明针对高低墩之间抗推刚度差异大的特点，对V形河谷地形条件下高低墩梁桥的支座纵桥向刚度进行优化设计计算，减小低墩的受力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种V形河谷地形条件下高低墩梁桥支座的优化设计与计算方法，减小在温度变化作用等纵桥向荷载作用下低墩的受力，使V形河谷地形条件下高低墩梁桥的受力更加合理。针对高低墩之间抗推刚度差异大的特点，对支座的纵桥向剪切刚度进行优化设计，可以减小低墩的受力，合理地分配桥墩之间的受力。

本发明采用以下方案实现：一种V形河谷地形条件下高低墩梁桥支座的优化设计与计算方法，其包括以下步骤：S1：一座n跨一联梁桥，以0#台位置为坐标原点，0#台往n#台方向为x轴正方向；假设h#墩为最高墩，联长为l；

S2： 1#墩往h#墩上支座纵桥向剪切刚度逐渐增大，h#墩往n-1#墩上支座纵桥向剪切刚度逐渐减小；温度变化作用下位移零点的位置为x=l/2，各桥墩上支座纵桥向剪切刚度采用下式确定：

，

式中，K_iA、K_jA分别为i#、j#桥墩纵桥向抗推刚度，l_i为第i跨的跨径，m为一个桥墩上支座的个数，k_i、k_j分别为i#、j#桥墩处单个支座的纵桥向剪切刚度。

进一步的，支座纵桥向剪切刚度至少要满足支座竖向承载力要求。

本发明所述的支座纵桥向剪切刚度的优化设计与计算方法，由于温度变化作用等纵桥向荷载作用下主梁位移零点位于高墩附近（即联长中心处），且高墩和低墩采用不同纵桥向剪切刚度的支座，因此可以减小在温度变化作用等纵桥向荷载作用下低墩的受力，改善V形河谷地形高低桥墩的受力性能。

附图说明

图1为本发明实施例中V形河谷地形高低墩梁桥立面示意图。

图2为本发明实施例中支座纵桥向剪切刚度计算示意图。

图中：1—主梁；2—支座；3—桥墩；4—支座纵桥向剪切刚度；5—支座竖向承载力。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

高低墩梁桥支座纵桥向剪切刚度的设计应使得温度变化作用等纵桥向荷载作用下主梁位移零点尽量位于高墩附近（即联长中心处）。本发明所述的一种V形河谷地形条件下高低墩梁桥支座优化设计与计算方法，根据这一原则确定不同高度的桥墩上支座的纵桥向剪切刚度的设计与计算方法，即在满足支座竖向承载力要求前提下，在最高墩处设置纵桥向剪切刚度较大的支座，低墩处设置纵桥向剪切刚度较小的支座，全桥支座纵桥向剪切刚度由高墩往低墩逐渐减小。

建设在V形河谷地形条件下的有多个桥墩的梁桥，由于地形原因，梁桥桥墩的高度不等。

参见图1-2，具体实现如下：

一座n跨一联梁桥，以0#台位置为坐标原点，0#台往n+1#台方向为x轴正方向。假设h#墩为最高墩，联长为l，则在h#墩上设置纵桥向剪切刚度较大的支座，1#墩和n-1#墩上设置纵桥向剪切刚度较小的支座，1#墩往h#墩上支座纵桥向剪切刚度逐渐增大，h#墩往n-1#墩上支座纵桥向剪切刚度逐渐减小。温度变化作用下位移零点的位置为x=l/2，各桥墩上支座纵桥向剪切刚度采用下式确定：

（1）