曲线箱梁桥结构受力浅析

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1、曲线箱梁桥结构受力浅析王鹏涛（中铁十五局集团第五工程有限公司，河南，洛阳，471000）【摘要】曲线梁桥是现代化交通工程中的一种重要桥型。随着高等级公路和城市道路的迅速发展，同时考虑到地形、地物的限制，路线整体线形的连续性以及城市景观美化等因素，使得其被普遍采用。由于曲线梁桥这一结构形式的受力状况较为复杂，曲线梁桥在设计和施工中还存在较多问题，如对扭转、平面内位移等问题的分析欠全面，支承等设计细节还存在不少问题，特别是部分曲线梁桥在通车后不久就山现梁体沿径向外移、梁体扭转等现象，严重者甚至会有发生倾覆的危险。

2、木文主要论述曲线梁桥的力学特性，影响因素及应注意问题。【关键词】曲线箱梁桥；结构；力学特性；影响因素1、前言随着现代社会的发展和人们需求的提高，交通要求越来越快捷对个体舒适视觉感官的要求也越来越高。我国近年来修建了大量的高等级公路尤其城市立交桥建设发展很快，道路设计时往往要综合道路平面纵断面和横断面等进行设计，以保证道路的平面顺畅纵坡均衡和横断面合理。考虑到车辆行驶时的安全舒适以使驾驶人员的视觉和心理反应能保持线形的连续性，由于直线视觉效果单调容易使人疲劳，现在进行道路设计时往往采用平面上避免直线的设计原则，

3、因此弯桥的使用是不可避免的。2、曲线梁桥受力特点2.1弯曲和扭转的耦合效应与直线梁相比较，曲线梁由于曲率的影响，导致曲线梁产生弯扭祸合作用。也即在外荷载作用下，梁截面内产生“弯矩”的同时必然伴随着产生“耦合扭矩”；同理，在产生“扭矩”的同时也伴随着产生相应的“耦合弯矩”。因此，其相应的竖向挠曲变形也与扭转角之间对应的产生耦合效应。2.2内外梁体受力不均匀在曲线梁桥的两端均设置抗扭支座，其内侧的支座反力通常会小于外侧。由于曲线梁桥中存在着不能忽视的扭转效应，一般情况下会出现外梁超载，内梁卸载，导致内、外梁应力差

4、别。当桥面较宽吋，这种应力差别会更为明显。当曲线梁桥的总跨度较大而曲率半径较小，且由恒载产生的支座反力也较小时，应该注意由预应力、活载等可能引起的支座反力负值，采取相应的构造措施。例如，选用单箱双室的宽箱梁。曲线梁桥的扭矩值通常较大，很易产生较大的扭转变形，相比直桥中的横隔梁而言，曲线梁桥中的横隔梁显得更为重要。2.3侧向穂定受温度、活载影响曲线梁桥在使用过程中,由于自身构造和外界因素如温度、车辆活载等的影响、会产生侧向位移，并且发生的侧向变位不能够完全恢复,存在不可恢复的残余位移，即曲线梁桥的爬移现象。这种

5、现象轻则导致梁端伸缩缝的剪切破坏，影响其使用寿命，严重的则会出现支承结构破坏、梁体滑移和翻转。2.4预应力的摩擦损失计算应按空间考虑曲线梁桥中预应力效应对支反力的分配有较大影响，在预应力损失的计算当中，钢束与管道之间的摩阻损占据了很大比重。曲线梁桥的钢束多为空间曲线，在进行摩阻损失的计算吋，应按空间转角考虑。2.5下部受力计算复杂与直桥相比较而言，曲线梁桥的墩顶水平力除了包含直桥墩顶的内力之外，还包含了离心力和预应力张拉产生的径向力，而且，由于曲线梁桥的内外侧支座反力相差较大，所以不同墩柱的墩顶所承受的竖向力

6、大小也不一样。必须考虑其结构的空间受力特性，对其进行全面的、整体的受力分析，才能获得它的实际受力状态。3、曲线梁桥的影响因素3.1曲率半径在曲线梁桥中的内力中，曲率半径的改变能对扭矩和双力矩造成明显地变化，一般对剪力和弯矩的影响则较小，只冇在曲率半径很小吋，它的改变才会对弯矩和剪力造成较大的影响。随着曲率半径的增大，梁的烧度和法向应力沿截面分布就越均匀；当曲率半径变小时，不仅挠度增加，截面的畸变变形和畸变应力与会随之增大。曲率半径越小，梁端的径向位移越大，即径向位移与曲率半径成反比。3.2圆心角在《混凝土曲线

7、梁桥》一书中，邵容光教授根据理论推导：当圆心角φO较小，与扭转相关的ell极小，对挠度的影响很小，可以忽略不计，即可以将曲线梁近似作为直线梁处理，并II随着圆心角减小，曲线梁的特性就愈接近直线梁。曲线梁半径r愈小，跨径愈大，其圆心角φO相对愈大，弯扭效应也愈明显。3.3弯扭刚度比k=EI/Gld曲线梁桥中的弯扭刚度比对结构的受力状态和变形状态有着直接的关系。当集中荷载作用下的超静定简支曲线梁，k值愈大，则由于曲率因素而导致的扭转变形显著增大。因此，对于曲线梁桥而言，在满足竖向变形（抗弯刚度EI

8、）的前提下，宜尽可能地减小EI值，增大Gld值。所以，低高度梁和抗扭惯矩较人的箱形（封闭形）截面是合理的横截面形式。3.4截面形式对于梁的截面形式，主要反映在其横向刚度上，横向刚度越人，其侧向位移就越小；反之就越大。当箱梁总宽不变吋，一方面悬臂板长度的变化会影响翘曲刚度和双力矩，两者皆随悬臂板长度变化而变化，另•一方面室数的增加有利于受力。3.5横隔板数内横隔板的存在可以改善曲线箱梁的受力特性，而且