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2019/05总第519期扶壁式桥台计算分析金亮（福建省高速路桥工程有限公司，福建福州 361000）［摘要］扶壁式桥台因为其受力较为复杂，普通的简化计算存在一定的局限性。
以某座采用扶壁式桥台的市政桥为例，运用Midas FEA有限元分析软件对扶壁式桥台进行实体建模分析。
通过计算分析台身、扶肋、承台等构件应力，并根据应力平衡方程得出结构配筋。
［关键词］扶壁式桥台；结构计算；应力分析［中图分类号］U443.21 ［文献标识码］B［文章编号］1001-554X（2019）05-0053-03Calculation and analysis of buttressed abutmentJIN Liang城市桥梁在设计和运用中，因为净空高、占地少、结构美观等要求，越来越多运用扶壁式桥台。
扶壁式在桥台结构分析时，常规采用简化成单悬臂模型进行计算。
常规模拟方法存在一定的局限性，为更好了解扶壁式桥台的受力特点，本文以一座实际桥梁为例，通过Midas FEA软件对扶壁式桥台进行实体建模分析，计算扶壁式桥台各部位的应力云图。
通过研究扶壁式桥台的受力特点，运用应力平衡方程进行结构配筋设计，为类似工程提供参考。
1 工程概况01图1 桥型布置图（cm）福州某快速路高架桥，为跨越规划河道而设，跨径为（1×16）m空心板梁桥，取0#桥台进行结构计算，桥型布置图详见图1。
桥台宽13.5m，台高7.02m，台长4.6m，台上共设10个支座，扶肋高5.45m，扶肋厚0.6m，顶宽0.65m，底宽3.25m。
基础为桩接承台基础，承台高1.5m，桩基为1.2m钻孔灌注桩，桩长16m，横断面详见图2和图3。
图2 桥台立面图DOI：10.14189/ki.cm1981.2019.05.005［收稿日期］2019-02-14［通讯地址］金亮，福建省福州市仓山区泰禾红树林A-13-2505CONSTRUCTION MACHINERY 5354建筑机械设计计算DESIGN & CALCULATION图3 桥台平面图2 实体模型建立（1）模型建立。
Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres目录一、剪力-柔性梁格理论1. 纵梁抗弯刚度.......................................................................32.横梁抗弯刚度....................................................................... 43.纵梁、横梁抗弯刚度........................................................... 44.虚拟边构件及横向构件刚度.. (5)三、采用梁格建模助手生成梁格模型二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较1. 前言.......................................................................................72. 结构概况...............................................................................73. 梁格法建模助手建模过程及功能亮点...............................114. 修改梁格..............................................................................225. 在自重、偏载作用下与FEA 实体模型结果比较. (24)四、结合规范进行PSC 设计1.纵梁抗弯刚度【强制移轴（上部结构中性轴）法】一、剪力-柔性梁格理论a.各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合b.强制移轴，使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合，等效纵梁抗弯刚度2.横向梁格抗弯刚度3.纵梁、横梁抗扭刚度4.虚拟边构件及横向构件刚度此处d’为顶板厚度。
密三路互通立交主线桥29~32 号轴左幅现浇箱梁更换支座施工技术方案一项目概况密三路互通立交主线桥29~32 号轴左幅现浇箱梁在拆除支架的过程中，发现箱梁出现较大沉降，经调查为30、31 轴盆式橡胶支座部位沉陷，其中30 轴两个支座、31 轴左侧支座上钢板与防尘钢板已经密贴，本身结构已经破环，设计判断支座的减震功能已经完全丧失。
根据10月31日由建设单位、设计单位、监理单位、支座生产厂家以及施工单位参加的专题会议研究决定，必须对上述墩柱部位的支座进行更换。
目前该部位箱梁梁体已经完成浇筑，张拉预应力已经完成，桥面系完成部分现浇钢筋混凝土防撞护栏，其他作业均已停止。
根据设计提供和计算，整个箱梁目前总重量t，各墩柱部位支座反力为。
该桥处于进京方向上的减速车道上与 B 匝道现浇箱梁桥连接，桥面最宽，最窄，其中29、32 和 B 匝道0 号轴墩柱上均未四氟滑板式支座，30、31号墩柱上均为2个15GD抗震盆式橡胶支座。
根据现场测量箱梁沉陷数据见下表和图二方案初步设计与方案必选根据设计条件和支座安装要求，本次更换支座初步拟定方案如下：1 整体顶升：29~32 轴全部同时顶升，同时进行支座更换，待支座更换完成后同时落梁。
顶升高度为9cm。
2 局部顶升：仅对30、31 轴墩柱部位箱梁进行顶升。
顶升高度仍为9cm。
29、32 轴不进行顶升。
方案风险分析：方案1：该方案优点是不影响箱梁的内力变化，基本不需要工况受力计算和变形监测，风险主要是要顶升到要求高度后，整体箱梁处于悬浮状态，处于稳定的高风险状态，要保证整体箱梁不纵向、横向滑移，横向不发生转动，同时，再顶升前要割除两端横向抗震和墩台上竖向抗震螺栓，再完成后恢复抗震螺栓，恢复得可靠性存在一定风险。
方案2：该方案优点是箱梁始终处于较稳定状态，无需割除两端横向抗震和墩台上竖向抗震螺栓。
主要风险是产生对箱梁不利的内力变化，易导致箱梁破坏。
但考虑箱梁本身在墩柱部位已经沉陷，箱梁底板线形已经发生不利于于箱梁受力的情况，在顶升的过程同时也在恢复箱梁线形。
一、单选题现行桥梁规范的冲击系数的计算采用以桥梁( )为指标的方法。
•••当地基软弱，且覆盖层较深、荷载大时，不应采用的基础类型是（）。
•••装配式钢筋混凝土简支板桥承重板的计算单元是（）。
•••钢筋混凝土受弯构件在梁腹两侧的纵向防裂钢筋布置应（）。
•••主要承重结构以受压为主的桥梁是（）。
•••裸拱圈要进行强度验算是因为( )。
•••装配式混凝土板桥的块件之间设置横向连接，其目的是（）。
•••当通航跨径小于经济跨径时，应按( )布置桥孔。
•••在地基比较差的地区修建拱桥时，最好修建（）。
•••标准跨径为50m的预应力混凝土简支箱梁桥，其活动支座一般采用（）。
•••在结构功能方面，桥台不同于桥墩的地方是( )。
•••《公路桥涵设计通用规范》中的车辆荷载后轴重力标准值为( )•••大跨径斜拉桥一般采用的施工方法是（）。
•••拱桥桥墩除结构重力外，只在一孔布置荷载，同时还作用着其他纵向力，则桥墩各截面可能产生的（）。
•••在拱圈与墩台以及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩连接处，一般都要设置特别的五角石，此五角石允许最多有（）锐角。
•••预应力混凝土斜拉桥利用（）作为加劲主梁的弹性支承，从而可增大它的跨越能力。
•••关于斜拉桥和悬索桥叙述错误的是：( )•••在桥梁计算中计算梁的变形(通常指竖向挠度)，以确保桥梁结构具有足够的( )。
•••对于简支梁桥，其净跨径、标准跨径、计算跨径之间的关系是（）。
•••若梁桥上的行车道板属于多跨连续单向板，则该板在主梁梁肋的支承条件实际上是( )。
•••当弯道桥梁的曲线半径等于或小于( )m时，需考虑汽车荷载的离心力作用。
•••梁式桥与同样跨径的其它结构体系相比，梁桥内产生的( )最大。
•••在装配式预应力混凝土简支T形梁跨中部分采用下马蹄形截面的目的是( )。
•••梁桥轻型桥台台身可以看成( )。
•••一般陡拱的矢跨比应大于或等于( )。
•••若要提高钢筋混凝土梁的抗弯能力，在没有特别条件的限制下，最有效的办法是（）。
“结构力学I”课程标准课程名称：结构力学I英文名称：Structural Mechanics I课程代码：课程类别：专业教育必修课程（专业核心课程）课程学时：56课程学分：3.5适用专业：土木工程先修课程：高等数学、理论力学、材料力学等授课学院：建筑工程学院教研室：土木工程教研室制定人：赵腾飞、袁立群、孟昭博审定人：张绪涛、孟昭博、崔诗才一、课程性质《结构力学I》是土木工程专业必修的专业核心课程之一，将为后续专业课程学习打下良好的基础。
通过本课程的学习，学生在理论力学和材料力学的基础上可以进一步掌握分析计算杆件体系的基本原理和方法，了解各类结构的受力性能，培养学生结构分析与计算的能力，为学习有关专业课程及进行结构设计和科学研究打下基础，并能够应用结构力学基本理论和方法解决工程实际问题。
二、目标要求（一）总体目标掌握结构在荷载、支座移动等因素作用下结构强度、刚度等的分析、计算方法；掌握结构的合理组成形式及分析方法；熟悉结构力学相关的基本概念，了解近似计算方法、了解计算结构力学的相关分析方法。
在头脑中初步建立结构的力学思维方式，能正确应用力学知识对结构的强度、刚度以及结构合理组成进行分析。
（二）具体目标1.知识目标（1）能理解结构力学的一般概念及结构受力、变形等特点；（2）能正确建立力学相关计算模型并对其进行结构几何组成分析；（3）能正确利用多种方法对结构进行受力分析、绘制相应的内力图；（4）能正确通过虚功法求解结构的位移，并能大致绘制结构的变形图。
2.能力目标（1）能熟练计算、绘制静定结构、超静定结构的内力；（2）能熟练求出指定截面的广义位移；（3）能判别平面杆系结构的几何组成合理性。
3.素质目标（1）能将力学知识应用于实际工程中，着力培养工程实践能力；（2）引入前延、后续课程，做好课程衔接，形成课程体系，为后学专业课学习打好基础；（3）培养学生的受力概念、直观受力感觉和力学意识，勇于担当结构安全和经济两大重任。
密三路互通立交主线桥29～32号轴左幅现浇箱梁更换支座施工技术方案一项目概况密三路互通立交主线桥29～32号轴左幅现浇箱梁在拆除支架的过程中，发现箱梁出现较大沉降,经调查为30、31轴盆式橡胶支座部位沉陷，其中30轴两个支座、31轴左侧支座上钢板与防尘钢板已经密贴，本身结构已经破环，设计判断支座的减震功能已经完全丧失.根据10月31日由建设单位、设计单位、监理单位、支座生产厂家以及施工单位参加的专题会议研究决定，必须对上述墩柱部位的支座进行更换。
目前该部位箱梁梁体已经完成浇筑,张拉预应力已经完成,桥面系完成部分现浇钢筋混凝土防撞护栏,其他作业均已停止。
根据设计提供和计算，整个箱梁目前总重量t,各墩柱部位支座反力为。
该桥处于进京方向上的减速车道上与B匝道现浇箱梁桥连接，桥面最宽，最窄，其中29、32和B匝道0号轴墩柱上均未四氟滑板式支座，30、31号墩柱上均为2个15GD抗震盆式橡胶支座。
根据现场测量箱梁沉陷数据见下表和图二方案初步设计与方案必选根据设计条件和支座安装要求,本次更换支座初步拟定方案如下:1 整体顶升: 29～32轴全部同时顶升,同时进行支座更换，待支座更换完成后同时落梁。
顶升高度为9cm。
2 局部顶升:仅对30、31轴墩柱部位箱梁进行顶升。
顶升高度仍为9cm。
29、32轴不进行顶升。
方案风险分析:方案1:该方案优点是不影响箱梁的内力变化，基本不需要工况受力计算和变形监测，风险主要是要顶升到要求高度后，整体箱梁处于悬浮状态,处于稳定的高风险状态，要保证整体箱梁不纵向、横向滑移，横向不发生转动,同时，再顶升前要割除两端横向抗震和墩台上竖向抗震螺栓,再完成后恢复抗震螺栓，恢复得可靠性存在一定风险。
方案2：该方案优点是箱梁始终处于较稳定状态，无需割除两端横向抗震和墩台上竖向抗震螺栓.主要风险是产生对箱梁不利的内力变化,易导致箱梁破坏。
但考虑箱梁本身在墩柱部位已经沉陷，箱梁底板线形已经发生不利于于箱梁受力的情况，在顶升的过程同时也在恢复箱梁线形。
1、 图示杆件AB, 在杆件上作用力F,集中力偶M0=Fa,求杆件的约束力。
2、图示支架由杆AB 、CD 组成，A 、C 、D 处均为光滑铰链，在AB 上作用F 力，集中力偶M0=20kn.m ，F=10α=45°，试求A 、D 的约束力。
4、图示为外伸梁的平面力学简图。
已知a=2，作用均布载荷q=10，力偶M0 =3qa ²/2, 求AB 梁的约束力。
5、 图示支架由杆AB 、CD 组成，A 、C 、D 处均为光滑铰链，在CB 上作用均布载荷q=10KN/M ，M0=qa ²，a=2m,F=10KN ，试求杆件AB 的约束力。
6、图示为一静定组合梁的平面力学简图。
已知l=2m,均布载荷q=15kN/m ，力偶M0=20kN ·m, 求A 、D 端约束力和C 铰链所受的力。
a a a F A B
M0 2 2 A B D F C
M0=20 α
D a q
A B a a M0 C F q M0 a a
A B D C 2 2 2
A M0 q
B C
7、结构如图b 所示，C 处为较链，自重不计。
已知：F P ＝100kN ，q ＝20kN/m ，M=50kN.m 。
试求A 、B 两支座的约束力。
8、图示结构，自重不计。
受q ，F ，M 作用。
已知：F=qa ，M=qa 2。
试求支座E 及固定端A 的约束力。
9、小滑轮C 铰接在三脚架ABC 上，绳索绕过滑轮，一端连接在绞车上，另一端悬挂重为W=100kN 的重物。
不计各构件的自重和滑轮的尺寸。
试求AC 和BC 所受的力。
10、组合梁受荷载如下图所示。
已知q=5kN/m ，P=30kN ，梁自重不计，求支座A 、B 、D 的反力。
图 b
030030
A B C
D
W
11、。
