浅谈独柱支撑曲线梁桥的受力特点

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1、浅谈独柱支撑曲线梁桥的受力特点　　(内蒙古交通设计研究院有限责任公司，内蒙古呼和浩特010050) 　　摘要：文章简要分析了曲线梁桥的结构受力特点，以及在设计中要注意的几个方面。 关键词：曲线梁桥；结构；扭矩；扭转变形 　　中图分类号：U448.21文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)18—0097—02 1概述 　　由于受地形、地物和占地面积的影响，立交匝道的设计往往受到多种因素限制：对于上部结构而言，匝道有别于主干道，为实现道路的转向功能，匝道桥多为曲线梁桥；对于下部结构而言，

2、为减少占用土地、改善下部结构布局、增加视野和桥形美观，墩柱多采用独柱支承方式。1987年，在XX市东便门立交设计中，国内首次采用了独柱支承曲线连续箱型梁桥的结构型式，由于曲线梁桥对城市道路线形有良好的适应能力，因此，近年来在现代化的公路及城市道路立交中应用已非常普遍，尤其在立交匝道的设计中应用更广。 　　然而曲线梁桥的受力状态较为复杂，一些桥梁在施工中，预应力张拉后出现了主梁向外或向内偏转而使支座脱空的现象，校正及修复的技术难度非常大，由此，对于独柱支承曲线梁桥的设计，必须引起充分重视，应对其各受力阶段进

3、行全面的整体的计算，并采用切实可行的研究方法，确保结构的使用安全。 2独柱支承曲线梁桥结构的受力特点 　　直桥的自重和预应力荷载是对称作用的，主梁并不产生扭矩和扭转变形；但是在曲线梁桥中，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，使得曲线梁桥的受力状态与直桥有着很大差别，自重和预应力荷载作用所产生的扭矩和扭转变形构成了其特有的受力特点： 2.1自重对曲线梁桥内力影响 　　根据平衡设计原理，对直桥来说，当中支承位于对称中轴线时，其本身已经处于自身的平衡状态，有能力抵抗不稳定的活荷载

4、，而活载消失后主梁又恢复到其平衡状态；而对于曲线梁桥，情况就不同了，如果中支承位置仍在桥梁中线上，那么由于平面曲率的影响，对称中轴线外侧的梁体自重大于内侧的梁体自重，此时虽然曲线梁桥本身处于平衡状态，但中轴线内外两侧的自重差会使梁体产生向曲线外侧的扭矩，该扭矩在独柱支承下传递到梁端部造成端部内外两侧支座反力分布严重不均，当出现支座负反力时，就会使支座脱空。 2.2预应力钢束对曲线梁桥内力的影响 　　相对于主梁来说，预应力钢束的作用力是作为外力施加在主梁上，预应力钢束与曲线梁的相互作用形成了一个空间的受力

5、体系。钢束平面弯曲对主梁的作用力可简化为两种：一种是轴向压力Ny，另一种是曲线形钢束对主梁的径向均布力Qy。 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　曲线梁桥的预应力钢束在平面弯曲的同时还沿梁高度方向有竖向弯曲，故钢束径向力的作用点是沿梁高度方向变化的。位于截面形心以上与以下的钢束径向力产生的扭矩方向是相反的。两者的扭矩之和构成了预应力钢束对曲线梁的整体扭转作用。当MT上＞MT下时，主梁就向曲线内侧扭转，反之主梁则产生背离圆心方向的扭转。 　　740)th

6、is.width=740"border=undefined> 2.3曲线梁桥扭转的常见情况 　　桥梁的主梁都是以受弯为主的构件，预应力钢束应首先满足纵向弯矩的受力要求，对预应力砼曲线梁而言，主梁截面形心以下的预应力钢束长度远大于位于主梁形心以上部分钢束的长度，这使得预应力径向力产生的扭矩MT下＞MT上，所以预应力产生的总扭矩是向曲线外侧翻转的；而对于预应力钢箱－砼组合曲线梁，因砼桥面板位于梁顶部，预应力钢束全部配置在桥面板内，所有钢束重心均位于截面形心以上，预应力径向力产生的扭矩只有MT上

7、，因此预应力产生的总扭矩是向曲线内侧翻转的。 　　当结构本身处于较大扭矩作用，再遇到不利的活荷载时，这种变形就会加大，如不进行处理，结构的安全性也就很难得到保证了。 3设计中应该注意的几个方面 　　综合以上受力特点，在独柱支承曲线梁桥结构设计中，若只采用横向分布等简化计算方法，已不能满足设计要求，而必须对其在承受纵向弯曲、扭转和翘曲作用下，结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。 　　下面就以上所述的两种构成曲线梁扭转的主要因素

8、提出设计阶段应考虑的几个方面： 　　3.1调整中支承偏心以改善恒载的平衡条件 　　主梁在活载作用之前，产生扭转变形的因素主要有2个：①曲线梁的自重，②预应力钢束径向力的作用。调整中支承的横向位置，使支承位置向与曲梁扭矩相反的方向偏移一定的距离，以使曲线梁达到类似直梁的平衡状态不失为一种经济而又有效的方法。 　　调整墩柱支承位置使主梁在自重和预应力荷载作用下的扭矩最小，将主梁调整到最佳平衡状