城市中小半径曲线梁桥设计探讨.doc

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1、城市中小半径曲线梁桥设计探讨摘要：本文介绍了曲线梁桥的力学特性，并结合工程实例，认真总结了曲线梁桥设计过程中注意的问题，涉及到支座预偏心的合理设置、结构分析、预应力束等技术问题，以期对设计人员有一定的参考作用。关键词：曲线梁桥，结构受力，设计，扭矩，支座预偏心中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：近年来，城市交通基础设施建设得到快速发展,曲线梁桥的应用己经相当广泛。曲线梁桥的设置，使交通线路的规划能够很好的适应地形、地物限制的要求，使交通线路的布置趋于合理和科学。但是，部分曲线梁桥的设计还存

2、在一些问题，主要是扭矩、变形等方面的分析欠全面，支承等设计细节还存在不少问题。木文将结合工程设计实例，针对曲线梁桥的设计问题进行探讨。1弯桥的结构受力特点曲线梁桥由于主梁的平面弯曲使得下部结构墩柱的支承点不在同一条直线上，构成了其独有的受力特点：①梁体的弯扭耦合作用，在主梁口重和预应力钢束作用下，同时产生弯矩和扭矩，并相互影响，使梁处于弯扭耦合状态［1］;②弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩；③由于弯扭耦合作用，弯桥的变形比同跨径的直桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的，而口半径越小，桥越宽，这一

3、趋势越明显［2］。同时在梁端可能出现翘曲，当梁端横桥向约朿较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势；④主梁的扭转传递到梁端部时，会造成端部各支座横向受力分布严重不均，甚至使支座出现负反力。汽车荷载的偏心布置及其行驶时的离心力，也会造成曲线梁桥向外偏转并增加主梁扭矩和扭转变形。2弯桥支承设计2.1工程概况建德市仁德桥为4X30m四跨现浇预应力殓连续梁桥，桥宽&8m,单箱单室截面，如图1所示。下部结构为：0号为桥台，4号墩为盖梁分联墩，1号和3号墩为独柱墩，直径1.5m；2#墩为双柱墩，直径1.2m；各

4、中墩平均高约5ni,墩顶设盆式橡胶支座，3号和4号墩位于半径为60m的圆曲线段；0号桥台和4号分联墩处设2个板式支座，如图2所示。图1标准横断血图24x30ni弯梁模型2.2设计思路曲线梁桥在汽车活载的离心力和制动力长期反复作用下容易产生主梁向曲线外侧及汽车制动力方向的水平错位，一般匝道桥都是单向行驶，所以这种作用总是向着固定的方向［3］。当中墩采用多向活动盆式支座时,在主梁纵坡的影响下主梁容易产生向下的滑动，这种滑动与汽车制动力一致时就加剧了主梁的水平错位，再加上温度变化导致梁半径变化所出现的径

5、向位移，所以中墩和桥台处不应全部设置为活动支座，应至少设置两个中墩多向固定支座。2.2支承体系的采用比较曲线梁桥的不同支承方式，对其上、下部结构内力影响非常大。一般支承分为两种：抗扭支承和点较支承。抗扭支承通常由横向两个以上的支座支承，而点较支座只由一个支座组成点钱支承，常常配以独柱墩。曲线桥的中间支承可用抗扭支承也可用点饺支承，在实际工程中大多采用盆式橡胶支座，以适应主梁纵横向的变形要求。设计过程中考虑1#墩上设置纵向活动盆式支座，2#3#墩上设置固定盆式支座；本文中仅考虑独柱中墩上采用不同的约

6、朿体系的情况。根据曲线梁的受力特点，采用MIDAS分析软件建立了三维梁单元模型，分析了2#3#墩上设双向同定盆式支座、1#墩设双向固定盆式或单向活动盆式支座的工况下各墩支座反力和墩柱内力。计算结果如表1和表2所列。表1单项及组合支座反力单位：竖向反力FZ单位为kN,弯矩My单位为kN.m；表2单项及组合墩柱内力kN・m从中可见：3个中墩都用固定支座的时候，导致支座的水平力过大，墩柱的弯矩过大，1号墩最大支座水平力达到-2209kN、墩底弯矩为11183kN・将1号墩改用单向活动盆式支座后，消除了1

7、号墩顺桥向的弯短及顺桥向的支座水平力，2号墩的最大支座水平反力有所降低，3号墩上的支座水平力由1424kN减小到717kN,3号墩在预应力工况下支座的弯矩由1487kN・m减小为740kN・m,组合弯矩由11388kN・m减小为5733kN.in,很大程度改善了各墩支座的受力；支承方式的不同影响到整个结构的受力状态，尤其是对墩柱的受力影响很大。1号墩改用单向活动盆式支座后，2号、3号墩墩底内力在各个荷载工况下均有下降，3号墩内力的改善尤为明显，组合弯矩内力由11792kN・m减小到5733kN.m

8、o3支座偏心预应力钢束与曲线梁的相互作用形成了一个空间的受力体系，预应力钢束对主梁的作用可以简化为两种，一种就是轴向力Ny,另一种是曲线钢朿对主梁的均布力Qy（图3）,钢朿任意一点的径向分布力Qy二Py/R。曲线梁桥的预应力钢束不仅有平面弯曲，同时还有沿梁高度方向的弯矩，这样预应力钢束径向力作用点总是沿梁高方向变化。当其作用点位于主梁截面剪切中心以上或以下时，钢束径向力就会对主梁产生扭转作用。位于截面剪切中心以上的钢束径向力产生的扭矩方向与位于截面剪切中心以下的钢朿径向力产生的扭矩