曲线梁桥设计研究.pdf

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1、胡美：曲线梁桥没计研究33曲线梁桥设计研究胡美(同济大学桥梁工程系。上海200092)【摘要】对曲线梁桥的受力特性进行了简要说明，介绍了某钢筋混凝土双柱墩连续曲线箱梁桥的设计过程，重点对支座设计进行了分析研究，以解决曲线梁桥容易出现的问题，为设计提供参考。【关键词】曲线梁桥；双柱墩；有限元分析；支座偏心【中图分类号】Tu375．1【文献标识码】B【文章编号】1oo1—6864(2013)02—0033—02曲线梁桥主要用于高等级公路和城市高架桥的立交和8．3m，梁底宽3．78m，跨中腹板厚0．45m，支点腹板厚匝道，具有以

2、下特点：①多采用一车道或二车道，桥面宽度0．70m，采用斜腹板形式，桥墩均为双柱墩，支座中心间比较窄，一般在6～10m左右；②用来实现道路的转向功能，距2．2m。受到占地面积的限制，往往设置成小半径的曲线梁桥；③具有弯扭耦合效应。由于这些特点，曲线梁桥的设计与直线梁桥的设计要复杂得多，本文以某双柱墩曲线箱梁桥为例，分析了曲线箱梁桥设计过程及特点。1曲线梁桥的力学特性图1曲线梁桥平面图在直线梁桥中，只要荷载不偏心，梁是不会产生扭转的。但在曲线梁桥中，无论荷载偏心与否，都会同时产生弯矩和扭转作用，并且相互影响，使截面处于弯扭耦

3、合作用状态。这是曲线梁桥最主要的力学特性。(1)变形方面。由于弯扭耦合，曲线梁桥变形为弯曲和扭转两者迭加，故其变形要大于一般直线梁桥，且梁外侧挠度大于内侧挠度，甚至会使梁端出现翘曲变形。当梁端横桥向约束较小时，梁体有向曲线外侧滑移的趋势。此外，跨中截面图曲线梁桥多为单向行驶，主梁在离心力和制动力的长期反复作用下容易产生向曲线外侧及汽车制动力方向的水平错位。塑塑甲心域(2)梁体受力方面。在曲线梁桥中，无论荷载是否偏群一0心都会产生弯矩和扭矩。由于扭矩的作用，曲线梁会出现一外梁超载、内梁卸载的现象。当曲率半径较小而桥面又较一夏

4、匿中线1§型2=§}匪中心线宽的情况下，这种现象会更加明显。(3)支反力方面。曲线梁桥的支反力，有曲线梁外侧变大、内侧变小的趋势。当活载偏置或曲率半径、恒载较小支座处截面图图2箱梁跨中、支座处横截面图(单位：mm)时，内侧支座甚至会出现负反力。如果支座不能承受拉力，就会出现梁体与支座的脱离以及支座脱空等现象。2．2计算分析模型(4)墩台受力方面。由于支反力的差异，曲线梁桥墩采用空间有限元分析程序Midas／Civil建模计算，计算柱轴向压力差异很大，而墩顶水平力，除有制动力、温度变模型见图3所示，其中左侧为桥台，计算跨径(

5、17．96+21+化引起的内力外，还存在离心力和预应力张拉产生的径向21+17．96)in，支座的平面布置如图4所示，各支座约束情力。此外，由于曲梁各处的切线方向不断变化，汽车制动力况见表1。在下部结构的分配计算也比相应直线梁桥复杂很多。2结构设计分析2．1工程实例某四跨混凝土曲线梁桥，跨径布置为(18+21+21+18)m曲线为圆曲线(R=80m)和缓和曲线的组合，平面图图3计算分析模型图如图1所示，单箱单室截面(图2)，梁高1．6m，箱梁顶板宽34低温建筑技术2013年第2期(总第176期)注：向为纵桥向，l，向为横桥

6、向，z向为垂直桥面方向。有所减小，但主梁仍有向外侧倾覆的力矩，对桥梁上下部结构产生不利的影响。通过调整支座偏心值(横向向外偏移)边支座1能有效地改善主梁受力，减小支座反力插值，使墩台受力趋边支座l(内)于合理。本工程设计考虑支座偏心，计算恒载和标准组合下的支座反力，得出表2和表3所示的结果。从表2和表3图4支座平面布置图可以看出，支座偏心时曲线梁桥内外侧的反力差值明显小2．3曲线梁桥的设计研究于不设偏心时的反力差，且能使支座不出现负反力。(1)曲线梁桥的平纵横布置。曲线梁桥的平面表3设置支座偏心时的支座反力kN和纵断面布置

7、应服从整体线形布置的要求。横断面布置中，为了抵抗梁截面的弯矩和扭矩，宜采用箱形截面。梁高通常取同等跨径的直线桥梁高，并适当加厚腹板，以增大其抗扭刚度。(2)配筋设计。曲线梁桥的最大跨径为21m，采用普通钢筋混凝土结构。钢筋不但要承受弯矩和剪力的作用，还要承受扭转作用。此外，还需要设置一定的构造钢筋。(3)支承方式的选择。曲线梁桥中梁端的桥台或者墩顶一般采用两点或多点支承以提高稳定性。中墩的支承方式可以采用双柱墩、矩形墩双支座以及独柱墩的形式。但考虑到仅梁端设置抗扭支座时，全联的扭矩将大部分集中分布在梁端，梁端出现过大的扭矩

8、，导致曲梁内侧支座脱空，且独柱支座墩在偏载3结语情况下容易发生倾覆现象，本算例中墩最终采用双支曲线梁桥由于存在弯扭耦合效应，横向稳定成为设计座，以分担部分扭矩，避免梁端扭矩过大。的关键。合理的进行结构布置，选择合适的截面形式、配筋布置和支座布置形式，可有效地改善改善其受力状态；在曲表2不设置支座偏心时的