作者：张毅
在城市交通及高速公路的建设中，由于客观条件限制、交通功能需要、节约造价等因素，出现各种斜交桥、异形桥。整体斜板桥因为适应线形能力强、施工便捷、建筑高度小、力的传递路线较短、整体性好等优点在中小跨径斜桥中被广泛采用。
整体斜板桥宽跨比大、梁高较小、梁式桥梁的力学特征不明显，支座受力较为复杂，为实际设计中支座合理选型带来困难。
整体斜板桥支座反力特点表现为：斜板在支承边上的反力很不均匀。钝角角隅处的反力可能比正板大数倍，而锐角处的反力却有所减小，甚至出现负反力。对于斜板，支座的个数越多，反力越集中于钝角。为了研究整体斜板桥支座反力的特点，本文以某斜交角度为15 °、30°、45°整体斜板桥为研究对象，探讨整体斜板桥支座受力特性。
1计算模型
该整体斜板桥垂直于支承线的跨径L=20 m，垂直桥轴线方向的板宽B=20 m，宽跨比B/L=l，板梁高0.8 m，板悬臂垂距均为1.5 m，悬臂板端部厚0.15 m，根部厚0.4 m。斜交角用桥梁轴线与支承边垂线的夹角a表示，a分别为15°、30°、45°。沥青混合料铺装和混合料调平层共计4.3 kN/m2，汽车荷载为城-A级，车道数为5条，对称布置于板宽范围内，板梁构造见图1。
计算分析运用MIDAS Civil 2015专业有限元软件，采用板单元进行结构建模及内力计算。支座横向布置原则为：边支座距板横向边缘垂距2.5 m，支座垂距1m。支座编号按各支座中心离钝角点距离依次排列。计算模型见表1。支座采用弹性连接输入实际支座刚度数据进行模拟。支座均采用GYZ西300×52。支座刚度数据见表2。
2斜交角对支座反力的影响
斜交板在恒载作用下，标准组合时最大、最小支座反力计算结果见图2~图4。正值为正反力，负值为负反力。支座反力见表3。
由表3中数据可知，在恒载作用下，钝角边支座反力是中支座反力平均值的4.8 - 11.7倍；标准组合时最大支座反力工况下，钝角边支座反力是中支座反力平均值的4.9 - 9.5倍。支座反力很不均匀，钝角处边支座反力要远大于其他支座反力，斜交角度越大，反力越集中于钝角。因此，设计中应在空间计算的前提下，根据支座反力合理选择支座型号，避免因承载力不足造成支座破坏。
板梁设有悬臂，锐角处边支座尚未出现负反力，而对于大斜交角不设悬臂的板梁，锐角处边支座可能会出现负反力，设计中应引起重视。
由图2~图4可以看出，离钝角边支座最近的中支座反力较其他中支座反力有所减小，即斜交简支板在钝角点附近存在起翘现象，且随着斜交角度的增大，开始出现负反力。设计中应采取应对措施。
3支座刚度对支座反力的影响
根据计算结果，斜交板最大支座反力超出所选支座承载力，支座型号需作调整。限于篇幅，现仅以斜交角度45 °斜交板为例进行分析比较。提出4种支座布置方式，支座型号及竖向刚度见表4。
经计算，斜交板在标准组合时最大支座反力见图5，支座反力见表5。
整理计算结果可以得到以下几点。
1)模型B中支座1的支座刚度是模型A中支座1的支座刚度的5.1倍，而模型B中支座1的支座反力是模型A中支座1的支座反力的1.5倍；模型C中支座1的支座刚度是模型B中支座1的支座刚度的0.6倍，而模型C中支座1的支座反力是模型B中支座1的支座反力的0.9倍。即支座反力随支座刚度的增大而增大，随支座刚度的减小而减小。
2)模型B与模型A相比较，支座3- 15的支座刚度不变，仅支座1、支座2、支座16的支座刚度增大，但是支座3 - 15的支座反力平均值由345 kN减小为311 kN。这表明受力较大的支座刚度增大，使其受力更大，原来其他受力较小的支座受力更小。即支座刚度的增加会加剧支座受力的不均匀性。
3)模型D中受力较大的支座选择支座刚度较小的支座，受力较小的支座选择支座刚度较大的支座，使得支座反力更为均匀。因此，在支座选取时，应在保证支座承载力满足要求的前提下，对于受力较大的支座选择高度较高、支座刚度较小的支座，对于受力较小的支座选择高度较小、支座刚度较大的支座，使得支座反力趋于均匀。
4水平向支座反力分析
根据有关资料，对水平向支座反力进行研究，以斜交角度45 °斜交板为例进行分析。计算考虑的荷载有：恒载、汽车活载、整体升温30 K、整体降温30 K、汽车制动力。按工况1进行加载：恒载+汽车荷载+整体升温30 K+汽车制动力（方向沿x轴反向）。
计算模型总体坐标原点设在板梁支承边端部边线中心处，以向桥跨跨中方向为x轴正方向，以横桥向向钝角方向为y轴正方向。支座编号按各支座中心离钝角点距离由小到大依次排列。计算模型如图6所示。
经计算，斜交板在整体升温、整体降温、汽车制动力作用及工况1组合下支座反力见表6。工况1荷载组合下，模拟梁体结构升温和制动力共同作用的空间分析计算结果如图7所示。
通过对计算结果分析，可以得出以下几点。
1)当温度上升时，梁体纵桥向膨胀伸长，支座提供指向桥跨中心的水平力以约束变形，并且锐角处支座反力大于钝角处支座反力。因此，可以看出梁板有向锐角方向变位和转动的趋势；温度降低时作用力方向相反。
2)在汽车纵向制动力的作用下，支座提供与制动力方向相反的支座反力，梁板有向制动力作用方向变位的趋势。
3)当温度荷载效应与汽车制动力效应叠加后，水平向支座反力加大，进一步加大梁体的变位和转动的趋势。梁端位移变化图反映梁体变位和转动的形态。
对于斜板桥，除设置有效约束梁体的支座外，应采取加大挡块、用橡胶块顶塞挡块与梁体间缝隙、加强抗震锚栓设置等措施，以限制梁体平面转动，避免梁体发生平面内位移和转动等病害。
5结语
通过对以上算例的计算比较，关于整体斜板桥支座反力可以得出以下结论。
1)带悬臂的简支斜板支座反力很不均匀，靠近钝角的边支座反力最大，靠近锐角的边支座次之，中支座较小；斜交角度越大，反力越集中于钝角。因此设计选择支座时应保证各支座承载力满足要求。
2)随着斜交角度增大，离钝角边支座最近的中支座开始出现负反力，即简支斜交板在钝角点附近存在起翘现象。设计中应采取必要措施；
3)支座刚度对简支斜交板支座受力有一定影响，支座反力随支座刚度的增大而增大，随支座刚度的减小而减小；支座刚度的增加会加剧支座受力的不均匀性。在支座选取时，应在保证支座承载力满足要求的前提下，对于受力较大的支座选择高度较高、支座刚度较小的支座，对于受力较小的支座选择高度较小、支座刚度较大的支座，使得支座反力趋于均匀。
6摘要：
运用板单元分析不同斜交角度简支斜板桥的支座反力和不同支座刚度对斜板桥支座受力的影响。发现带悬臂的简支斜板支座反力很不均匀，靠近钝角的边支座反力最大，靠近锐角的边支座次之，中支座较小；斜交角度越大，反力越集中于钝角；简支斜交板在钝角点附近存在起翘现象；支座反力随支座刚度的增大而增大，随支座刚度的减小而减小；支座刚度的增加加剧支座受力的不均匀性。因此，在整体斜板桥设计中需综合考虑以上因素，选择合适的支座。
