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　　關鍵詞：城市橋、柱式墩、墩台支座的柔性、三跨橋簡化計算　　 The optimum project choosed from blue prints about the column pier that with three-stepcontinuous girder which used in building town bridgesLiu Haishent　 (The Construction Engineering Inspect Office of Longyan Assistant Superintendent)　　Abstract:By choosing the optimum project from blue prints about the column pier that with three-step continuous girder which used in building town bridges,this paper expounds some theories,such as the suppose condition of the force exert on the platform of flexible pier,the flexibility of the rubber seat,and the theory of how to predigest the calculation of three-step continuous girder by using the method of distribution internsity.This paper also express the dffect on building truth bridge by using such theories.　　Keyword:Town bridge Column pier Flexibility of the frusta seat Predigest calculation of the three-step bridge　　　　一、問題的提出　　城市橋梁除具有一般公路橋梁的共性外，又具有自身的特殊性，在城市興建橋梁進行方案比較選擇，考慮因素比較多；人們都希望城市橋梁建設得更新穎、更美觀、更輕巧一些；也希望城市居民生活更便利，從而需要橋頭接線更平順，對橋的結構高度也要求盡量小些，以便降低橋高；也希望城市橋梁與兩岸街道景觀有機結合，融為一體；有時也希望城市橋梁成為城市主要景觀，城市現代化的標志建築。

因此隨著改革開放的進一步發展，許多城市涌現出非常輕巧美觀的橋型，城市建設者對輕型墩倍感興趣，尤其是柱式墩，因為柱式墩具有以下三大特點：第一、阻水面積小，提高了橋孔的泄洪能力，橋前壅水高度減小，減輕墩台的沖刷深度；其二，減少墩台的體積，可以加快施工進度，降低造價；其三，改善了橋梁的造型和外觀，使橋梁顯得挺撥秀美。

　　人們總是片面認為重力式橋墩，U型橋台，耗用成百上千立方米石料建造墩台，橋梁下部結構就越安全、越牢固。

其實不然，柱式墩台截面小，使其具有充分的柔性，在水平力作用下產生相應的位移，從而，使整個橋各墩台共同受力。

假設上部汽車產生的制動力、其他力如地震力、溫度應力等水平力都由各墩台單獨承受，勢必造成墩台設計斷面很龐大，勢必需要設計成重力式墩，強度剛度驗算才能符合要求。

這無疑會造成很大浪費，假如按柔性墩考慮整體受力，各個墩受力情況又如何?水平力如何分配?如何分析整個橋跨靜力和動力的驗算方法，這是優化過程中碰到的最大難題。

　　國內外橋梁工作者對此問題都作了大量研究，為了探索更合理的受力模型，使得結果與實橋試驗或室內試驗結果相符。

法國設計者把柔性墩用彈簧模擬，採用位移或剛度分配水平力的計算方法；國內設計者則認為按超靜定結構計算原理，剛度K＝(3EI)/(h3)越大，相應位移越小，相應的受力就越大。

按位移或剛度分配水平力，橋墩剛度由墩身剛度K、支座剛度KZ共同組成，這樣按剛度分析來計算各墩受力。

筆者通過一坐三跨連續梁橋的設計方案優化，對柱式墩直徑不變情況下，如何用橡膠支座調節受力，達到各橋客觀存在力均衡，柔性墩台受力假設條件以及三跨連續梁柔性墩簡化計算，闡述柱式墩優化。

　　二、橡膠支座對橋墩、橋台剛度的調節　　城市橋梁為了美觀，都希望柱式墩直徑相同平面布置對稱。

但因地基高程不同，每個墩柱剛度不大可能相同，用橡校支座調節剛度就便利多了，在水平力作用下，橋梁上部可假設是剛體，變形由橋墩變形和支座變形共同組成。

橡膠支座剛度與橡膠支座面形成正比F＝ab，與剪切彈性模量G成正比，每塊板的數量n成正比，與橡膠支座厚度ho成反比(支座厚度扣除各層鋼板)橡膠支座剛度kz，可用公式表達為：　　Kz＝(FG)/(h0)*n　　而橋墩身剛度Kd＝(3EI)/(h3)　　在水平力作用下，總變形量為支座與墩身變形量之和。

支座變形與支座剛度Kz成反比，墩身的變形與墩身的剛度Kd成反比，與水平推力成正比。

而水平推力通過橡膠支座傳遞至墩身頂，大小相同，受力方向相同，假如，要使有兩個不同刻度的墩受力均衡，設計柱式墩斷面相同，則EI不變，墩高度h有變化，則可調節橡膠支座面積F或凈厚度h0，使兩個墩剛度均衡。

要使綜合剛度增大，只須加大橡膠支座尺寸F＝ab，或減少橡膠支座凈厚度ho就能辦到，反之，要使橋墩綜合剛度小些必須減小橡膠支座尺寸F＝ab與或增加橡膠支座凈厚度ho。

　　三、柔性墩台受力假設條件　　墩台在外力作用下能產生一定的水平位移，並能借上部構造，傳遞水平力者，都可以認為是柔性墩台，都應按柔性墩台橋梁的原理進行計算，以發揮其能傳遞並分配水平力的有利之處，從而節約下部構造的材料和造價。

　　假設墩台身柔度㭴為墩台剛度的倒數，即㭴＝(1)/(k)，則墩台的綜合柔度㭴′是墩台體本身的柔度㭴與支座的柔度㭴z之和。

　　綜合柔度　　㭴′＝㭴+㭴z　　按柔性墩進行計算適用以下四種情況：　　1、在剛性的、重力式的墩台加上設柔性支座，例如在U形橋台上加設橡膠支座，這時假定台身剛度無窮大，台身柔度㭴＝0，綜合柔度為支座柔度㭴′＝㭴z。

由於橡膠支座的彈性(剪切變形能力)，不但有利於水平力的傳遞，還能吸收和阻滯由於溫度等原因引起的墩台的受力，減輕地震力等的有害作用。

舊橋加固或提高載重標準時，如果認為墩台斷面不足，可以在上面加設彈性支座來改善其受力狀況。

　　2、在柔性墩台設置剛性的固定支座，例如一聯連續梁通常要設置一個固定支座，這時支座柔度㭴z＝0，綜合柔度㭴′＝㭴。

有人認為梁溫度變化的位移零點就是固定支座點，這是不正確的，因為柔性墩台本身還會發生位移。

　　3、在柔性墩台上設置柔性支座，這就是按柔性墩理論設計的一般的柔性墩台了，這時綜合柔度㭴＝㭴+㭴z。

有些時候，墩身截面受到結構、構造、外觀以及其他客觀條件的約束，沒有多少變化余地的時候，可以通過調整㭴z(如增減橡膠支座面積或增減橡膠支座的高度等)來獲得需要的墩台總柔度，這樣要比調整墩台剛度EI要方便得多。

　　由上可見，只有在剛性的，或一般所謂重力式墩台身上設置有剛性的或固定式的支座時，才是剛性的或固定式的墩台。

當然，剛性是相對的，剛性或“固定”式墩台在水平力作用下也會發生一定的位移，只是這個位移數量很小，這種變形能力對整個橋跨結構水平力的分配起不到什麼顯著的、有價值的作用時就認為它是剛性的或“固定”的。

因此，原則上墩台身的剛度(其倒數就是柔度)應當有一個數量的界限，當剛度大於(或柔度小於)這個界限時就當成是剛性的或固定式的墩台，反之就是柔性墩台，驗算時應當充分考慮和利用其柔性。

這個界限值不但與下部結構有關，而且與上部結構(梁橋、拱橋等)、材料(圬工、鋼材等)等有關，須經大量實橋調查，進行分析確定。

　　4、在柔性墩台上設計滑動支座。

滑動支座又稱摩擦支座，在水平力作用下一般認為支座是不發生剪切變形的，但水平力超過摩阻力時就將產生滑移。

因此滑動支座當水平力小於摩阻力時是剛性的，剛度Kz＝∞，則㭴z＝0，而當水平力大於摩阻力時是絕對柔性的，剛度Kz＝0，柔度㭴z＝∞。

這種支座能夠控制墩台承受的水平力在不大於摩阻力的範圍之內。

　　三、三跨連續梁的柔性墩簡化計算　　如左圖示，三跨連續梁，橋台用重力式橋台，k＝∞,1#,2#墩採用相同截面，柱式墩EI相同，1#墩高h1，2#墩高h2，相應剛度為Kd1＝(3EI)/(h13)，Kd2＝(3EI)/(h23)，假設橋墩橋台用相同橡膠支座，則橡膠支座剛度相同為Kz＝(FG)/(h0)*n，按橋規計算出汽車制動力為T，如何分析計算各墩台受的水平力T0、T1、T2、T3?　

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