曲线连续箱梁桥偏移扭转成因分析

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1、曲线连续箱梁桥偏移扭转成因分析摘要：本文以天津市顺驰桥为工程背景，对曲线连续箱梁发生偏移扭转的原因进行分析，旨在对曲线梁工程建设和管养起到有益的帮助。总结大全关键词：曲线连续箱梁桥；偏移扭转近年来曲线连续箱梁桥作为城市立交和高等级公路匝道被大量使用，其相对于直线桥而言，受力状况较为复杂，加之交通量的不断加大和各种不利因素的影响，国内不少曲线连续箱梁桥在通车后不久就出现梁体沿径向外移、梁体扭转等现象，严重者甚至会有发生倾覆的危险。因此，对于此类问题应尽早发现并及时采取补救措施，确保桥梁安全运行。1.工程概要顺驰桥位于天津市中环线红星路与放射线卫国道

2、、城市主干道华昌大街的交叉口。该桥于98年完成主体结构施工，2007年9月经检测发现W线9’#～18’#墩主梁有明显的横向偏移和扭转现象。W14，#墩墩身明显向环外倾斜，该墩墩身在环内侧方向出现横向裂缝。W’线9’#～18’#墩采用(25m+30m+30m+25m+32m)+(24.405m+26.1m+28m+25m)单箱双室预应力钢筋混凝土箱梁。该段匝道位于半径为200m的圆曲线上，荷载标准为汽超—20，挂—120，抗震烈度为7度。平、立、断面图如下图所示：图1.1顺驰桥病害位置平面图(单位：m)图1.2顺驰桥病害位置立面图(单位：cm)图1

3、.3箱梁标准跨中断面图(单位：cm)2.病因分析该段匝道为曲线连续箱梁桥，其出现扭转偏移是多种因素共同作用的结果，可以从内因和外因两个方面进行分析。2.1内因2.1.1恒载作用由于曲率的存在，曲线梁桥的外侧弧长大于内侧，梁桥的重心偏向曲线外侧，与其横向断面的中心不一致，而且为了构造路线超高，常常将梁外侧腹板做得比内侧腹板高，这样在荷载的作用下将产生较大的扭矩，同时外侧防撞护栏也长于内侧，这样就使梁体的重心进一步向外弧侧偏移，从而在梁体内产生扭矩。2.1.2预应力作用预应力产生的扭矩也是曲线梁桥扭转偏移的重要因素。预应力曲线箱梁桥的预应力钢筋是空间

4、结构，平面弯曲的同时还有竖向弯曲。预应力在水平面内产生水平径向力。径向力作用位置与剪切中心不重合，则径向力可以分解为一个沿剪切中心的分力和一个扭矩，扭矩使梁体产生竖向平面内扭转的趋势，与收缩徐变共同作用，日久天长，容易导致双支座中一个支座脱空。预应力产生的径向力同时使梁体产生水平面的弯矩，进而使梁体产生变直的趋势。曲线梁桥中墩为固定支座，则梁端就会产生水平向后偏移的趋势。2.1.3混凝土收缩徐变作用混凝土收缩、徐变都会引起结构在平面内的变形，造成曲线连续箱梁的扭转偏移。混凝土收缩、徐变会导致曲线连续箱梁缩短，从而造成曲率半径的变化，或者导致曲线连

5、续箱梁所在弧度的圆心角发生变化，造成梁体的扭转偏移。而且，弯桥内弧和外弧的变形量不一致，外弧的变形量要比内弧的变形量大。随着时间的推移，曲线连续箱梁的偏移量会逐渐增大。简历大全2.1.4单支座的不稳定性曲线连续箱梁桥中，若支座布置为两边墩采用双支座，中墩采用固定的单支座，则梁体在扭矩的作用下，边墩要承受较大的扭矩，造成曲线内侧支座脱空。而从受力的角度上分析，横桥向设置两个支点，更能保证梁体的稳定。顺驰桥发生偏移的箱梁，中墩为独柱墩，边墩为独柱墩接帽梁，中墩设置单支座，边墩设置双支座。所以，为了使梁体受力更为合理，可将中间支座预设偏心，降低梁端内扭

6、矩；若曲线连续箱梁桥的中墩为单柱，且未设置偏心，在梁中会产生较大的扭矩，可能会造成梁体的扭转和偏移。2.1.5抗震销及盆式支座侧向约束功能的局限性盆式侧向限位支座和抗震销可以限制梁体的横向位移。顺驰桥边墩采用的是45×80×10.9cmF4型橡胶支座，该段桥梁其余墩支座均为GPZ9000sx×18盆式橡胶支座，并设置抗震销。但是双向滑动的盆式支座和抗震销不足以抵抗外力的作用，因此设计抗震销及限位支座时应合理考虑各种因素的作用。2.2外因2.2.1制动力对梁体影响车辆在制动过程中产生制动力，制动力在水平面内产生沿曲线梁切线方向的爬行力，当爬行力超过

7、支座与梁体间的摩擦力时，如果抗震销、抗震挡强度不够，梁体就会向制动力的方向产生爬移；同时，梁体会以固定支座为中心发生转动。日积月累，梁体就会产生纵向爬移和横向位移。2.2.2离心力对梁体影响车辆在弯道内行驶，会产生离心力，离心力由桥面与轮胎间的摩擦力提供。摩擦力在水平面内，产生使梁体绕固定支座转动的力矩；在竖直面内，使梁体产生绕支座为轴转动的力矩。2.2.3温度力对梁体影响温度力分为日照温差和季节温差产生的温度力。①日照温差日照使梁体上下表面产生温差梯度，在温度梯度产生的温度力作用下，横桥向梁体会产生竖直平面内的断面变形；桥梁在长度方向，梁体顶板

8、受太阳照射，上表面温度比下表面温度高，因此伸长量上表面比下表面大，梁长方向就会产生竖向和水平的变形。曲线梁桥在竖向弯矩的作用下，在梁端就