曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析
高速公路曲线桥T梁设计及施工要点分析
ｆ１ ｌ 陈世宏 曲 线梁桥后 张预 应 力施 工的质 量控制 【． Ｊ １
湖南交通科技，０ ５３０． ２ ０ ，１ ） ［张雪松， ２ ］ 李博 ， 孙淑红， 朱慈祥． 曲线 Ｔ粱施 优质 工工艺与质量控制手册 】 ． 重庆交通大学，０ ７ ２ ０． １ 杨文渊， ３ 】 徐幕 桥梁施 工工程师手册Ｉ 北京： ． 人
民 交通 出版社 ， ０ ６ ２０ ．
Ｉ１ ４朱慈祥 ， 向中富， 张新志， 黄检＿ 弯桥直做” “ 预应
力混凝 土曲线 Ｔ粱的预制及 质量 控制研 究
『 公路 ，０ ８（． Ｊ ｌ ２０ ， ） ５
一
２ 一 Ｏ２
小混凝土的非弹ｌ 生 变形造成 Ｔ 梁侧弯。 预直力 ￡ 束 采用单束张拉进行， 张拉时要注意其先后 顺序。 对 边梁此点非常关键， 边粱侧弯通常是向设置横隔 板侧凸曲、 未设置横隔板侧凹曲， 此时对这几束沿 腹板轴线对称排列的预应力束对称张拉时，要先 张拉靠设置横隔板侧的单束顶直力束。 于 ３ ｍ ０ 的Ｔ粱可以选用不同时张拉 ， 但对于 ４ ｍ或 ５ ｍ ０ ０ 的Ｔ粱除了必须在翼员缘板 上预留槽 口，防止应 力集中外 ， 还要保证两端同时均匀张拉。
梁翼缘板悬臂端各点处与直线段桥面半宽的偏差 ３曲线梁桥吊装施工要点 ３ 曲线 Ｔ梁标高控制 ． １ 值 按分段间距长度加工出多段翼缘钢梳齿板模 板。ｃ 安装 Ｔ 梁翼缘梳齿板 ， 将计算得到的偏差值 ３ ．梁质标高控制： 目 ．１ １ 其 的主要是保证桥面 准确放样到梳齿板 Ｅ 并固定牢固。ｄ ， 完成 Ｔ 梁浇 铺装层厚度。 Ｔ 在 梁安装前 ， 先量测预制 Ｔ 梁高 由Ｔ梁设计顶标高来控制临时支座顶标高Ｏ 临 注与养护， 形成曲线线形翼缘板。 施工时， 梳齿板 度， ｅ ｍ为宜） 。在安装 Ｔ 梁时， 位置的准确放样是影响 Ｔ 梁外观线形美观的关键 时支座比永久支座高 ｌ 因素。 另外 ，｝ 夕边梁与 用水准仪测试 Ｔ梁顶标高，如果因砂简沉降而偏 不同， 外边梁为正值 ， 边梁为负值。 内 低，可以在砂筒顶垫钢板 ， 钢板厚度由顶标高确 定。 １ 翼缘板割缝设置 ． ４ 当翼板宽度较 ３ ．梁底标高控制 ： ． １ ２ 如果 Ｔ 梁底标高小于永 设计间距 ２ ｍ的割缝 ， ５ 以减小刚 久支座顶标高 ， 则在伸缩端位置， 永久支座会因局 化， 为保证车辆行驶流畅舒适 ， 不仅要保证满足排 大时可在翼板 Ｅ 在安装 Ｔ 梁时， 其底标 水、 超高的要求 ， 还必须保、 正 的平滑和Ｊ 度 ， ｌ 顷 消除或减小 Ｔ梁在张拉和吊装过程中侧弯。总 部受压变形而损坏。因此 ， 需要考虑的设计及施工要 高应比永久支座顶标高略大一点。 梁底标高可以 Ｔ 直。横坡调整技术难度较大， 不易调整到位 ， 曲线 的来说 ，由于曲线 段 匕 梁桥横坡的设置需要通过多种措施来实现。 若横 点多， 因而增加了 施工的复杂性。 例如需要同时考 通过调整临时支座顶标高来控制。 坡调整不好 ， 会使得 Ｔ梁间错牙 ， 而边梁翼缘纵 向 虑横坡与翼缘板的变宽 ，且当桥梁处于平曲线上 ３ ．为有效控制 Ｔ梁顶标高和底标高，在 Ｔ ． １ ３ 严格控制 Ｔ 梁高度。 Ｔ 若 梁过高或过 错牙， 会导致梁板横 向 绞缝断面减少， 局部桥面铺 到直线的变化段 时，甚至会造成同一片梁两端 粱预制阶段， 这对横坡调整的计算与设置都提 低而不便安装， 则只有调整垫石高度来保证 Ｔ 梁 装厚度减薄， 湿接缝、 湿接头和横隔板连接浇注难 不同的横坡值 ， 度增大 ， 防撞墙底座支模困难 ， 引起外观不 良。因 出了更高的要求。 因此， 施工时应加强该环节的管 标高。 ３ ２曲线 Ｔ梁垂直度与轴线控制 此， 通过调整好横坡对于节省混凝土用量 ， 减小梁 理与技术控制， 避免出现错误。 ２曲线梁桥张拉施工要点 ３ ． 因Ｔ梁 自 ． ２ １ 重大， 重心较高 ， 稳定性较差， 板问的错牙 ， 提高铰缝质量， 保证桥面铺装具有非 应严格控制 Ｔ梁的垂直度（ ２ ≤１ 。另外， 两 常重要的现实意义。 曲线梁桥张拉时应特别注意粱体跨中的张拉 因此， 梁翼 缘连接不直顺时， 可在规范范围内适当调整 横坡调整方法较多， —是设计时通过调整 曲 抬高量， 大量桥梁舡 实践表明， 梁张拉反拱度 Ｔ Ｔ 梁翼缘板错牙、桥面铺装层钢 Ｔ梁垂直度。用锤球吊线， 再用卷尺量 Ｔ梁的中心 线Ｔ 梁支座垫石高度进行调整， 调整对策为 ：求 的不合理是造成 Ｔ ａ 出两相临盖梁横坡的 平均值，粱板安装后 的梁 筋网混凝土保护层不足、 先简支后连续 Ｔ 梁上齿 与锤球线间的 水平距离 来检测垂直度。 ３．Ｔ ．２ 梁轴线控制， ２ 先在盖梁上将 Ｔ 梁的端 板最佳横坡； 求出梁板 中线垫石高， ｂ Ｌ 先对垫石高 块侵 占铺装层厚度等问题的主要原因， 因此 ， 应严 Ｔ 用锤球吊线定 做沿桥纵向调整 ；调整垫石高 ； ｃ 二是将预制 Ｔ梁 格控制张拉过程施工。曲线梁桥的边梁由于翼缘 线与中心线进行放样。 梁安装时， 断面不对称性更为显著， 因此还应 位 Ｔ 梁轴线， 保证 Ｔ梁的中心和端头线与盖梁 Ｅ 的梁肋两侧按桥面横坡设计成不等高形式 ， 既可 板宽度的影响 ， 以 保证翼缘板厚度满足要求 ， 不增加混凝土用量 ， 额外注意张拉造成的梁体侧弯 ， 尤其是 ４ ｍ 梁。 的—致 。 ０Ｔ ３ ３由于钢吊带刚度相对于 Ｔ粱较小，属柔 ２ 又可以达到方便施工的目的；三是施工中通过增 边梁的张拉应对称进行，并随时观察 ，若出现侧 厚或减薄桥面铺装进行调整 ，但此方法—般不可 弯， 应适当调整张拉顺序。 对于一幅 ５ Ｔ梁的曲 性吊带 ， 梁侧弯重心偏向一边造成 Ｔ 片 Ｔ 梁侧倾， 侧 侧弯， 需采 取。 线梁桥来说，防止 Ｔ梁在张拉和吊装过程中发生 倾后 Ｔ梁因横向惯性矩较小又加剧 了 １ ２预制梁长调整 侧弯的措施主要有 ： ａ 修改张拉程序， 将原设计二 取特别措施进行防止。 Ｔ梁预制梁长曲线段比直线段梁长要短 ， 预 次张拉调整为多次张拉， 通过调整张拉程序 ， 边梁 ４结论 制时其长度应按设计长度来决定，预制时利用活 的侧弯将会得到明 显改善。 觑 场辅助措施。 ｂ 张拉 对曲线 Ｔ 梁桥外观和内在质量控制是一种浅 施工技术 ， 动的端模板来调节预制梁的长度和形状。曲线 Ｔ 时设专人观测梁体侧弯情况 ，以 便随时调整相关 显而又深奥的学问庀 融合着设计理论 ， 梁桥最终线形主要通过现浇楔形块连续端和内外 的预应力钢束的张拉应力。张拉时注意梁体两侧 施工经验及施工管理等综合性的知识 ， 目前， 在既 侧边 Ｔ梁翼缘板形成设计线形 。 的温差 ， 尽量减小温差产生的应力 。ｃ ＿ Ｔ粱腹板模 要控制工程成本 ，又要提高工程外观质量的市场 板安装保持一条直线．也就是保证腹板面是—个 环境下 ， 如何控制好桥梁的外观质量， 有待我们广 １ ３翼缘板平弯调整 采用辐射式（ 径向） 墩台布置的曲线梁桥 ， 在 平面， 腹板轴线不偏移。ｄ ． Ｔ粱预应力束的布设应 大桥梁建设者进一步去探索。为了进一步适应交 进行弯桥直做的设计中， 除边梁的翼缘板悬臂长 与腹板轴线对称或重台， 以减少预应力束张拉时 ， 通行业的跨越式发展 ，还有待于对建设曲线 Ｔ梁 梁 桥使用的新设备 、 新材料、 新工艺、 新技术进行改 度不同外 ， 其余梁的预制尺寸均相同， 因此只需调 因其布设位置偏差产生偏心弯矩，从而加剧 Ｔ 严格按设计规定的时间、 强度两项指标 进和提高。 整两侧边梁的翼缘板悬臂长度 ， 使桥梁的平面线 的侧弯。ｅ 参考文献 来进行张拉。同时控制好混凝土施工质量， 尽量减 形符合平曲线要求即可。
小半径曲线桥梁设计要点探析
小半径曲线桥梁设计要点探析一、小半径曲线桥梁的结构受力特点小半径曲线桥梁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，形成了其独有的受力特点：（1）主梁受曲率影响，梁截面发生竖向弯曲的同时会产生扭转，而产生的弯矩和扭矩相互影响，使梁处于弯扭耦合状态；（2）由于弯扭耦合作用，弯桥的变形比同跨径的直桥要大，主梁外边缘的挠度大于内边缘的，而且曲率半径越小，桥越宽，这一趋势越明显。
同时在梁端可能出现翘曲，当梁端横桥向约束较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势；（3）曲线桥梁上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。
另外，曲线桥梁即使在对称荷载作用下也会产生较大的扭矩，该扭矩通常会使得外梁超载，内梁卸载；（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，通常呈曲线外侧支反力变大，内侧变小的趋势，有时内侧支座甚至会出现负反力。
（5）曲线桥的中横梁是保持全桥稳定的重要构件，与直线桥相比，其刚度一般较大。
（6）采用连续梁体系的曲线桥，预应力效应对支反力的分配有较大的影响，在计算支座反力时必须考虑预应力效应的影响。
二、小半径曲线桥梁的设计要点（一）小半径曲线桥梁支座的布置形式曲线箱梁桥支座的布置型式通常采用三种形式（如下图）：a. 全部采用抗扭支承， b. 两端设置抗扭支承，中间设单支点铰支承，c.两端设置抗扭支承，中间既有单支点铰支承，又有抗扭支承的混合式支承。
近年来，在曲线箱梁桥工程实际应用中，两端为抗扭支座（双支座），联内安置几个单点铰支座，即中支点下部采用独柱支承的曲线桥多次发生侧倾事故。
其主要原因多为主梁在偏心荷载作用下发生扭转，当转角大到一定程度时，支反力的下滑分力将超过支座侧向的约束能力，扭矩将全部转移到梁端造成曲线内侧支座脱空，主梁发生倾覆。
所以此类支座布置的形式在工程应用中已不多见。
对于小半径的曲线箱梁，通常全部采用抗扭支承。
曲线梁桥的受力施工特点及设计方法
与上部结构相 比， 针对曲线梁桥下部结构的研究还不够深
人。
美的享受。但是 曲线梁桥 的受 力 比较复杂 。与直线梁相 比，
曲线梁的受力性 能有 如下 特点 。
３ 曲线梁桥设 计应注意的几个 问题
３ １ 总体 布 置 ．
２ １ 上 部 结 构 分 析 ．
直梁桥受“ 剪” 弯、 作用 ， 而曲线梁桥处于“ 剪、 的 弯、 扭”
复合受力 状态 ， 、 故上 下部结构必须构成有利于抵抗“ 、 、 弯 剪
扭” 的措施 。
３ ３ 下 部 结 构 ．
曲线 梁桥 墩顶水平力分配 比较复杂 ， 而且桥墩所受 的外 力方 向常发生变化 ， 因此 ， 墩柱要尽量采用 圆形截面 ； 曲线梁
近年来 ， 随着公路 建设事 业 的快速发 展 ， 涉及 到曲线 梁 的桥梁设计 已经越来越多了 ， 以往设 计者希望通过调整 路线 方案 ， 尽量避开这种结构形式 ， 由于 曲线半径较大 ， 或 采用 以 “ 代“ 的形式 ， 直” 曲” 在桥 梁上部（ 如翼缘 、 护栏等 ） 进行 曲线
异， 在确定桩长时要特别注意这种情况 ； 此外 ， 由于各支座约
束情况不一样 ， 也会影响到各墩内力 的分配。长期以来 ， 人 们对曲线梁桥上部结构分析比较重视。就目前的情况看， 有
关 曲线梁桥上部结 构分析 的专著 比较多 ， 理论 也 比较成 熟。
曲线梁桥能很好 地克服 地形 、 地物 的 限制 ， 以让 设计 可
竖向荷载和扭距作用下， 都会同时产生弯距和扭距， 并相互
影 响。同时弯道 内外侧支座反力不等 ， 内外侧反力差引 起较
曲线梁桥的预制梁布置方法及施工特点
351浅析曲线梁桥的预制梁布置方法研究及施工特点赵康 陕西明泰工程建筑有限公司摘 要：在公路工程的设计与施工中由于地形的限制，部分桥梁在路线线型的影响下处于曲线段，给桥梁的设计和施工增加了相当大的难度。
设计中通过研究并灵活应用多种曲线段预制梁的布置方法，较好地解决了曲线段预制梁桥的布置设计及施工，以供此类桥梁设计与施工中参考。
关键词：预制梁；曲线桥；布置方法；施工特点随着我国高等级公路建设的不断发展，公路工程对路线平纵面线型的要求越来越高。
不少桥梁由于地形限制及线形设计的需要处于曲线段，这给桥梁的设计和施工均增添了相当大的难度。
本文对预制梁曲线段平面布置方法及施工特点进行了研究总结。
１ 平面布设方法预制梁平面曲线布置方法包括平分中矢法、径向布置法、等偏角法、平行布置法、曲线内侧割线布置法等。
这些方法的特点各相不同，需根据具体工程情况灵活采用。
１.１ 平分中矢法一般情况下，按以下的原则来取用布置方法：（１）多孔桥梁位于小半径平曲线或缓和曲线上时，矢距 ≤10cm 时，墩台一般采用平分中矢法。
（２）单孔桥梁位于平曲线或缓和曲线上时，一般采用平分中矢法。
平分中矢法弯桥直做，下部墩台平行布置，桥梁内外侧平面线形通过边梁悬臂和护栏作圆弧处理以拟合曲线边线。
桥梁中心线的确定：首先在路线中心线上确定桥台伸缩缝中心线的位置，然后把桥台伸缩缝中心线与路线中心线的交点连线，从桥梁中心点向交点连线上作垂线，把交点连线平移到垂线中点即得到桥梁中心线。
桥面高程点为路线中心线的偏移线与新伸缩缝中心线、新桥墩中心线的交叉点。
１.２ 径向布置法和等偏角法多孔桥梁位于大半径平曲线上时，当矢距＞10cm 时，墩台一般采用径向布置法。
简支桥梁，从盖梁宽度限制和支座到盖梁边缘的距离要求考虑，均要限制梁与梁之间的缝宽不能太大，Ｇ204和Ｓ333东台段（26ｍ路基宽度）缝宽均控制在13cm 以内，一般情况下径向布置法适用的曲线最小半径见表１所示。
浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题
浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题曲线梁桥是指桥梁在横向方向上设置有曲线形状的桥梁，它的特点是造型美观，结构复杂，施工难度大，工程量大。
在曲线梁桥的设计中，需要注意以下几个问题：一、考虑曲线形状的合理性在曲线梁桥的设计中，曲线形状的合理性非常重要。
曲线形状的设计应该考虑到桥梁所处的环境，如道路、水体等的宽度和流动方向等因素。
曲线形状的设计还需要考虑到桥梁结构的承载力和稳定性等因素，也就是说应该保证曲线形状的设计不能影响桥梁的载荷能力和使用寿命。
二、保证桥梁结构的安全性在曲线梁桥的设计中，需要考虑到桥梁结构的安全性。
因为曲线梁桥通常都是在地势较高的区域中建造，因此跨径较大，每一跨结构的杆件、连接件等都需要进行较高标准的设计和加固。
而且，在梁的受力集中位置需要设置高强度的钢筋和加固杆等，使得整个桥梁的结构具有较高的安全性。
三、考虑桥梁的稳定性在曲线梁桥设计中，需要考虑到桥梁的稳定性，尤其是在地质条件较差的地区，更应该注意桥梁的稳定性问题。
因此，在设计过程中，应该对桥梁基础的选址、地下水位的深度、水文条件等进行加强考虑，对对桥梁基础的抗滑移能力要做出足够的预测和分析。
四、考虑桥梁的施工难度由于曲线梁桥结构复杂，需要进行大量的现场加工和调整，因此施工难度较大。
在设计过程中，需要充分地考虑到施工方面的难度，从而选择合适的施工方式和方法。
同时，还应该对施工过程作出合理的规划方案，为现场施工提供更多的便利和支持。
综上所述，曲线梁桥的设计需要全面、细致地考虑诸多问题，并且要保证桥梁的使用寿命、安全性、稳定性和施工难度等各个方面都得到充分的考虑。
只有确保桥梁结构的各个方面的完备性，才能使整个曲线梁桥的设计收益最大化。
桥梁工程中小半径曲线梁桥的设计要点
桥梁工程中小半径曲线梁桥的设计要点摘要：随着我国城市交通压力的不断增加，大量的高架桥和立交桥被兴建，但是由于城市交通功能的要求和地形环境的诸多限制，这些桥梁多采用的是曲线型构造。
曲线型结构的桥梁受力比较复杂，其中以小半径梁桥最为特别，除了一般的受力外，还要承受扭矩和翘曲双力矩的共同作用，所以小半径曲线梁桥出现的问题较多。
本文就小半径曲线梁桥出现的问题做了相应的说明，并就这些问题进行了深入的探讨并着重说明了设计中要注意的要点。
关键词：桥梁工程；小半径曲线梁桥；设计要点Abstract: Along with the urban traffic increase of pressure, a lot of viaduct and flyovers be built, but because the city traffic function requirements and terrain environment many of the limitations of the Bridges take the form of a curve type structure. The structure of the bridge type curve stress is more complex, among them with small radius of the most special bridge, in addition to the stress of the general, but also bear torque and warp the joint action of double moment, so small radius of the problem of the curved girder Bridges is more. This paper is small radius of the problem of the curved girder Bridges related instructions, and these problems thoroughly discussed and the focus on the design to the main points of attention.Key Words: Bridge engineering; Small radius curve beam bridge; Design key points of the小半径曲线梁桥，虽说在现实生活中有了很广泛的应用，但是由于其承载量，预应力及温差引起的弯矩、扭矩等作用力的受力较复杂，因此很容易产生设计考虑不全面，支座脱空、移位甚至崩塌的问题，给人民生命财产安全带来了极大的隐患。
曲线梁桥预应力作用效应分析
曲线梁桥预应力作用效应分析曲线梁桥是现代桥梁中使用较为广泛的一种类型，其受力系统复杂，预应力作用效应对其受力性能的影响非常大。
因此，对曲线梁桥进行预应力作用效应分析是非常重要的。
本文将从预应力作用原理和曲线梁桥构造特点两个方面进行分析。
一、预应力作用原理预应力作用是指在结构内部施加一定的预张力，以减小结构受力时的变形和裂缝，从而提高结构的承载能力和使用寿命。
预应力作用的方式有两种：静力预应力和动力预应力。
其中，静力预应力是通过使用机械设备对钢束进行拉伸，使其产生一定的张力，从而对结构进行预应力加固。
而动力预应力则是通过在钢束上施加振动，使钢筋振动，并将振动能转化为预应力张力，使结构产生预应力加固。
预应力作用的原理是根据结构受力的弹性原理，通过预应力张力对结构施加与荷载反向的弹性反力，以进行加固。
这样可以使结构在荷载作用下形变次数减少，从而减小结构变形，提高结构的整体刚度和承载能力。
二、曲线梁桥构造特点曲线梁桥由于采用了曲线形式的构造，使其结构配置和受力性能有了很大的变化。
其中，曲线梁桥的主要构造特点有：1.结构形式多样：曲线梁桥的形式可以根据不同的需求进行设计，可以作为高速公路、城市快速路、轻轨等不同类型的桥梁，具有广泛的适用性。
2.结构复杂性高：曲线梁桥的结构由于设计形式的多样性，其结构形态和受力性能会受到很多因素的影响，如曲线形状、曲线半径、坡度等。
3.荷载作用多样：曲线梁桥在使用过程中，荷载作用多样，包括动载荷、静荷、重载等，因而预应力作用效应分析必须全面考虑这些荷载的影响。
三、曲线梁桥预应力作用效应分析1.曲线梁桥结构受力分析曲线梁桥在受力过程中，主要受到竖向和横向荷载的作用。
竖向荷载主要是指车辆等动荷载作用产生的重压，而横向荷载则是弯矩作用所产生的力。
这些荷载会导致曲线梁桥产生变形和裂缝等问题，从而影响其使用寿命和安全性能。
2.曲线梁桥预应力设计原则为了增强曲线梁桥的承载能力和使用寿命，需要在设计之初，对其进行预应力设计，以减小其受力变形和裂缝的发生。
小半径曲线桥梁设计方法分析
小半径曲线桥梁设计方法分析摘要本文结合多年工作实践，主要介绍小半径曲线桥梁的力学特性，分析曲线桥梁存在的病害及成因，提出了小半径曲线桥梁设计应该注意事项。
关键词曲线桥梁；设计方法；特性；成因近年来，随着经济的快速增长，城市交通的发展也越来越迅猛，由于受原有地物或地形的限制，以及城市交通功能的需要，小半径曲线桥梁在城市立交中应用越来越广泛。
因曲线桥梁受力复杂，设计及施工难度大，很多建成后的曲线桥梁在运营的过程中也逐渐出现了很多病害。
本文结合多年的设计经验，提出小半径曲线桥梁设计中应该注意的几点事项。
1曲线桥梁受力特性1）梁体的弯扭耦合作用。
曲线梁在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩，并且互相影响，使梁截面处于弯扭耦合作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直线梁桥大得多，这是曲梁独有的受力特点。
曲线梁桥由于受到强大的扭矩作用，产生扭转变形，其曲线外侧的竖向挠度大于同跨径的直桥；由于弯扭耦合作用，在梁端可能出现翘曲；当梁端横桥向约束较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势。
2）内梁和外梁受力不均匀。
在曲线梁桥中，由于存在较大的扭矩，因而通常会使外梁超载、内梁卸载，尤其在宽桥情况下内、外梁的差异更大。
由于内、外梁的支点反力有时相差很大，当活载偏置时，内梁甚至可能产生负反力，这时如果支座不能承受拉力，就会出现梁体与支座的脱离，即“支座脱空”现象。
3）离心力作用。
由于内外侧支座反力相差较大，使各墩柱所受垂直力出现较大差异。
曲线梁桥下部结构墩顶水平力，除了与直线桥一样有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外，还存在离心力和预应力张拉产生的径向力。
因预应力钢束所具有的空间曲率，使得预应力束对于梁体将有水平径向力，这种径向力将对梁体的剪切中心产生扭转，而该扭转的存在又会使得曲线梁中产生附加的弯矩和扭矩，即在曲线梁中产生更显著的“弯、剪、扭”效应。
2现实中曲线桥梁存在的病害及成因1）曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移。
支座布置不合理。
曲线梁桥的受力特点和分析方法
曲线梁桥的受力特点和分析方法摘要：由于在经济和审美上的优势，曲线梁桥被广泛应用于现代公路立交系统。
曲线梁的竖曲和扭转耦合，由于结构上的特点，相对于直梁桥而言，曲线梁的分析更为复杂。
本文对弯道梁桥的受力特点进行了介绍，并总结了分析弯道梁桥的有关理论。
关键词：曲线梁桥；弯扭耦合；支承体系；有限元法引言曲线梁桥是指主梁本身为弧形的弯曲桥梁。
由于其独特的线形，曲线梁桥突破了多种地形的限制，同时在高速公路、山地公路、城市桥梁等方面，由于其优美的曲线造型而得到了更快的发展。
曲线梁桥具有现实意义，发展前景非常看好，无论从几何角度、美学角度，还是从经济角度，都是如此。
1曲线桥梁受力特性1.1弯扭耦合作用由于受弯曲率的影响，当竖向弯曲时，曲线梁截面必然会产生扭转，而这种扭转又会导致梁的挠曲变形，这种挠曲变形被称为“弯扭耦合作用”。
对于弯道梁桥的设计，相对于直线型梁桥来说，要特别注意，因为弯道扭力耦合作用所产生的附加扭力，会使梁体结构产生较不利的受力条件，从而增加结构的挠曲变形。
值得注意的是，由于自重在使用荷载下占绝大多数，对于混凝土曲线箱梁桥而言，也会导致更明显的弯扭耦合。
由于弯道梁桥沿弯梁的线形布置支承不成直线，因此由于弯道外侧较重，导致桥体恒载重心相对于形心向外偏移。
曲线梁在自重的作用下，也会产生扭转和扭曲的变形，从而使曲线桥发生翻转，出现匍匐的现象，这就是曲线梁在自重的作用下产生的变形[1]。
1.2曲线梁内外侧受力不均匀曲线桥因弯曲和扭动耦合作用，变形大于同跨径的直线桥，且曲率半径越小、桥越宽，因此其简支曲线梁外缘的挠度比内缘大，这种变化趋势是显而易见的。
曲线梁桥体具有向外扭转的较大扭力、弯曲扭力耦合和偏载作用的可能。
扭转作用会越来越明显，曲率半径越小、跨度越大的曲线梁桥甚至会引起抗扭支座内侧支座产生空心现象，这种情况在抗扭转支座的内部支座上会产生空心现象，这种情况的发生曲线桥的支点反力与直线桥相比，有一种倾向，它的外侧会变大、内侧会变小，甚至在内侧产生负反力。
曲线梁桥受力特点分析
曲线梁桥受力特点分析关键词：圆心角；曲线桥；支反力；桥梁宽度中图分类号：U448.42 文献标识码：A 文章编号：1674-0696引言近年来高速公路、城市立交和高架道路的日益增多，以往道路设计服从桥梁设计的理念逐渐改变为一般桥梁设计服从道路要求的概念，因此，弯桥的建造需求越来越多。
曲线桥常出现支座脱空、侧向位移，甚至侧倾等严重事故。
造成严重的人员伤亡、经济损失和社会影响。
1曲线桥受力特点(1)由于曲率的影响，梁截面在发生竖向弯曲时，必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致梁的挠曲变形，称之为“弯—扭”耦合作用。
(2)弯桥的变形比同样跨径直线桥大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。
(3)弯桥即使在对称荷载作用下也会产生较大的扭转，通常会使外梁超载，内梁卸载。
2有限元模拟分析通过有限元软件Midas/Civil2020建立三跨3×30m连续曲线箱梁。
箱梁采用单箱单室，箱顶宽16.25米，箱底宽8.5米，单侧悬臂长度3.875米，梁高4.0米，腹板厚度50cm。
跨度相同，调整圆心角大小（0°、30°、60°、90°、120°）对曲线梁进行分析。
2.1 圆心角主梁的弯曲程度是影响曲线桥受力特性最重要的因素，但是曲率半径并不能全面反映弯曲程度。
能全面反映主梁弯曲程度的参数是圆心角，它是跨长与半径的比值，反映了与跨径有关的相对弯曲关系。
图2为三跨连续梁在均布荷载作用下的内力图。
支座均为双支座，模拟抗扭支承，均布荷载10kN/m。
图 2 三跨连续梁在均布荷载作用下内力图从图中可以看出改变圆心角大小对于梁的弯矩和剪力几乎没有影响，且圆心角越小，数值也越接近；对于扭矩，数值随着圆心角的增大而增大，且成倍增加，影响比较明显。
虽然扭矩比直桥大，但扭矩的影响线的标值比扭矩小一个数量级，所以通常情况下，曲线桥的扭矩并不控制主要截面的设计。
第5讲 曲线梁桥结构力学分析方法
4
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
2. 用结构力学方法求解一次超静定简支曲线梁 2.1 一次超静定简支曲线梁定义
两端具有竖向约束，且可以发生绕横向轴自由挠曲位移；（简支特点） 两端具有抗扭支承；（超静定特点） 具备以上两个特点的曲线梁桥称为简支超静定曲线梁桥（如下图所示）。
2
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
结构力学方法：
1）该方法原理简单; 2）概念明确。
分类（依据：是否考虑曲线梁桥横截面在受荷后的截面翘曲变形）：
1）单纯扭转理论
横截面各项尺寸与跨长相比很小（L/B>=3~4），可以将 实际结构作为集中在剪切中心的弹性杆件来处理； 曲线梁的横截面变形后仍保持为平面； 曲线梁变形后横截面的周边形状保持不变，即无畸变； 截面的剪切中心与形心相重合。
基本过程和方法。
16
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
17
12
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
13
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
14
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
2.３ 一次超静定简支曲线梁在集中扭矩荷载作用下的风工程试验研究中心、桥梁工程系
本节课程基本要求： １．掌握单纯扭转理论的基本假定； ２．掌握单跨简支曲线梁桥在集中荷载作用下的内力及反力结构力学求解的
1. 概述
曲线梁基本微分方程
EI IV EI x GI d '' EI w w EI IV GI d ' ' 2x m z r r r
(2-16)
EI GI EI m EI GI d EI x 2 w IV 2d w'' IV x ' ' q y x r r z r r
浅析曲线梁桥下部支承方式的设计
第2讲 曲线梁桥结构受力特点及构造
20
湖南大学土木工程学院桥梁工程系
2.5 曲线梁桥支座布置 曲线梁桥的支座布置是一个比较复杂的问题，支座布置是否合理，不但会影 响结构的受力，而且会影响车辆的正常行驶，其核心是如何通过支座布置来有效 承受由自重和活载偏载等因素所产生的组合扭矩作用。我国近年来一些城市所设
计的连续弯梁桥中，常因支座的布置不当而出现故障。
桥台支座不具备抗扭能力，致使运营过程中出现内侧支座脱空，端部向 外侧偏移，而内侧则超上其翘，伸缩缝装置破坏，被迫中断交通； 中间桥墩均布置单点活动支座，且不具备限制桥面径向位移的功能，在 升温作用下，桥梁向径向起拱，桥面中轴线向外弧侧偏移，从而加大了恒 载产生的扭矩，最后使整个桥面向外弧册产生不同程度的倾斜； 桥墩刚度设计不合理。
5
湖南大学土木工程学院桥梁工程系
2.3 曲线梁桥的变形特点
引起曲线梁桥在水平面内产生位移的因素有两大类，且两类位移的方向 有很大的差别。 （1）由于温度变化和混凝土收缩引起的水平位移 这类位移属于弧线膨胀或收缩性质的位移，它只涉及到曲率半径的变化， 而圆心角不发生改变。 如梁的左端为固定支座，其余为多向活动支座，当降温（或混凝土收缩） 时，位于1#、2#、3#支座处的桥面将分别产生沿01,02,03方向的位移，均指 向固定支座（0#）。值得注意的是，此时支座均发生了沿径向和切向的位移。
2
1
3
0 (1 ), ( p )
3 r0 ( 0 )
连续曲线梁桥在预应力和混凝土徐变作用下的平面内变形
9
湖南大学土木工程学院桥梁工程系
2.3 曲线梁桥的布置与构造 （1）曲线梁桥平、纵、横布置 每一座桥梁的设计总会涉及到诸多因素与制约条件，在综合考虑这些因 素之后，拟订总体布置方案。桥服从路线要求。 主要内容包括： 结构体系的选择：弯梁桥、弯拱桥、弯刚构桥、弯斜拉桥等。 桥梁分孔：连续弯梁桥的跨度大多是集中在50~60米以下的中等跨径 梁高选择：多采用等高度截面梁，当跨度较大时采用变高度截面。 主梁截面选择：板结构、T梁、I型梁及箱形截面
曲线梁桥设计计算分析
Ｄｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｕｒ ｖ ｅ ｄ ｂｅ ａ ｍ ｂ ｒ ｉ ｄｇ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
病害 ， 包括梁体产 生扭转变形 、 侧 向变形 、 外沉 内翘 、 “ 爬坡” 现象等…。要避免曲线梁桥 出现病害 ， 保证桥
梁安全运 营， 必 需了解 曲线梁桥 的受力特点 ， 正确进
桥宽度一般较小 ， 端支承 的间距 不大， 若存 在较大 的 扭矩将使 内侧端支座产生 负反 力 ， 支座脱空 ， 同时靠
常会使 曲线外侧主梁超载 ， 内侧 主梁卸 载 ， 内外侧主
ＺＨＡＯ Ｚｈ ａ ｎ—ｗｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｆｅ ｎ ｇ—ｍｉ ｎ
（ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｈｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ １ ５ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
梁产生应力差别。（ ４ ） 支承反 力有 曲线外侧 变大 、 内 侧 变小 的倾 向， 当活载偏置时 ， 内侧支承甚 至可能产
生负 反 力 ， 同时 也应 防止 外 侧 支 座 超 载 。 （ ５ ） 中 横 梁
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｎ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｄ ｇ ｉ ｒ ｄ ｅ ｒ Ｂ ｉｄ ｒ ｇ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ； Ａｃ — ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｒｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ， ｉ ｔ ｇ ｅ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｕ ｖｅ ｒ ｄ ｂ ｅ ａ ｍ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ； ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ — ｔ ｉ ｃ ｓ ；ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ．
对曲线梁桥设计、计算及应注意的问题探讨
梁格法作为有效、使 用简便的空间分析方法在工程实践 中 得到较 多应用 。 梁格法将上部梁结构用等效的梁格来模拟 ， 对钢 筋混凝土结构而言 ， 一般按纵 向、 向双 向配筋 ， 横 而且混凝 土泊 松 比较小 ， 用梁格法计算 出的纵、 向弯矩对 结构 设计 精度 应该 横 是足够 的； 同时如果梁格网格足够密时， 计算 出的翘 曲效应 也能 够等效反映实际情况 。梁格法 的应用也 比较广泛 ， 实体 板结 如： 构、 异型板结构、 空心板结构 、 单多室箱梁结构等 。 梁格单元划分的疏密程度 ，直接影响到结构模型 的计算精 度。 理论上讲 ， 网格划 分得越密 ， 能代表真实结构 ， 是带来 的 越 但 问题是工程 实际应用 的不便利 。 以， 所 在工程实践中要 找到一个 既能反映结构受力特性又运用方便的梁格划分原则 。主要影响 梁格法精度 的因素有纵梁 间距 、 虚拟横梁间距等 。 梁格法 以简便而相对可靠准确的优点 ， 适合工程技术人员使
用 。但 是也 存 在 一 些 问题 ， 能考 虑 剪力 滞 、 转 、 不 扭 畸变 产 生 的截
在本 算例 设计 中， 横梁采用暗梁的形式。 设计 中单独将横梁 进行有限元计算，并考虑弯扭耦合作用 的影响。由于横梁处于 弯、 、 扭 剪复合受力状态之下 ， 在满足弯矩及剪力受力配筋外， 还 考虑配置抗扭钢筋 ， 以确保运 营的安全 。
墩 自身型式的不统一以及墩 高的高低 不一决定了各 墩柱 刚度 的 不 同， 在温度力 、 制动力等水平力作用下， 各墩抗力相差很大 。 在 地震作用 下， 将导致刚度大 的低 矮桥墩直接剪坏， 造成桥梁 的倒 塌，在汶川大地震 中就发生 多例弯桥桥墩破坏而致桥梁破坏 的 实例。 为了尽量达到桥墩刚度的均匀、 对称 ， 本工程实例中， 我们 选取支座 时在满足承载力和抗剪等基本要求的前提下 ，考虑支 座与墩柱 的联合作用， 计算墩柱 与支座 的联合 刚度 ， 保证各墩联
曲线梁平衡设计要点分析
曲线梁的平衡设计要点分析摘要：本文通过分析曲线梁的受力特性和构造特点，论述了曲线梁桥调整墩柱偏心的重要性及平衡设计的方法。
关键词：曲线梁匝道桥平衡设计独柱调偏心引言近年来，在城市和公路曲线梁桥的使用运营过程中，陆续出现了各种缺陷和问题，比如墩柱开裂和支座脱空等。
导致了桥梁耐久性的下降，甚至直接威胁到行车安全，必须引起设计人员的充分重视。
1概述在目前的全国性的城市化和基础设施建设大潮中，曲线梁桥在现代化的公路及城市道路立交中应用非常普遍，尤其在立交的匝道设计中应用最广。
由于受地形、地物和占地面积等因素限制，匝道桥有别于主线桥，有其自身的特点：多为一个或两个车道，桥梁宽度很小，一般在8～11m左右。
由于匝道的作用是用来实现道路的转向功能，在城市立交中往往受到占地面积及现有建筑物的限制，所以匝道桥多为小半径的曲线梁桥。
在大型立交中匝道的规模有时也在增大，匝道桥往往设置较大纵坡，匝道不仅跨越下面的非机动车道，有时还需跨越主干道，这就增大了匝道桥的长度。
在曲线梁桥下部结构设计时，为减少占用土地、改善下部结构布局、增加视野和桥形美观，其下部中墩墩柱往往采用独柱支承方式。
由此可见，匝道曲线梁桥有其自身的特点。
在用地上要求它少占地，即平曲线半径尽量的小；而从景观角度要求它跨径尽可能大，墩柱要尽可能少。
所以匝道曲线梁桥的受力状态较为复杂，在未充分考虑其特点的情况下进行设计，往往有可能引起主梁向外偏转或向内偏转，而使支座脱空或引起主梁和下部结构的开裂。
所以，必须引起充分重视，并使用空间计算分析程序对其上下部结构进行全面、整体的计算。
2、独柱支承曲线梁桥受力特点由于曲线梁桥主梁的平面弯曲使得下部结构墩往的支承点不在同一条直线上，从而造成曲线梁桥的受力状态与直桥有着很大差别。
在曲线梁桥中，由于自重和预应力荷载作用所产生的扭矩和扭转变形是不容忽视的。
其中由自重产生的扭矩总是向曲线外侧翻转的。
而预应力钢束径向力产生的扭转作用也相当大。
小半径曲线梁桥受力特性及设计对策
Ｃ￣ｗｅｏｉｎ ｒ ■ ■ 圃 Ｉ ■ ｈ Ｎ ｈｏ ｄｏｔ 囵团翟墨豳 ｉ ｅ ｃ ｓ ｓ 山 墨 ｎ Ｔ ｎｇ径 曲线 梁桥 受 力特 性 及设 计对策
杨 世 荣
（ 嵩县公路 管理局 ， 河南 嵩县 ４ １０ ） ７ ４０
反力 。 由于曲线 梁桥与 直线 桥 内力和 变形 的差 别， 造成曲线梁桥一些独特的病害 ： １ ． １曲线梁桥在温度 变化的长期作用 下 ， 因
两端 的约束较大 ，其 中间部分会在平 面内缓慢 向外侧移动和转动。 升温时 ， 出现朝 圆心 向外 会 的侧向位 Ａ ，降温 时出现朝 圆心向 内的侧 向 移 ｉ 位移 △。， 如果支座 位置和形 式设 置不合理 ， 在 降温时 ，由于重力及支座的摩擦约束 ， ＡＩ 使 ＞ Ａ 。如此年复—年 ， ２ 整个梁体不断 向外移动 ， 移 动到＿定量后， 其后果是不 言而喻 的。 １ ． ２预应力混凝土曲线箱梁在张拉纵向力 筋时 ， 腹板中产生横 向分力 ， 易使腹板混凝 土裂 缝 ， 原因是产 生径向水平压力使 钢筋 混凝土 其 腹板超载 （ 其实在预应力钢束附近基本是素混 凝 土 ） 载可能造成 混凝土 破坏 ， 重者将 使 ， 超 严 混凝土崩裂，预应力钢束拉直 ， 并从腹板内溢
—
桥 与 弯桥 双支座 抗扭 支撑 的最 大正 弯矩 相差 求 ； 证在力 筋弯 曲的部位 ， 道不 出现尖 弯 ； 保 管 ０ ％， 大负弯矩 相差 ｌ％。 － 最 ６ － 可见 在活载作用下 在构 造上要 减少 张拉操作 引起 的预应力损失 ； ７ 对 于单点支 撑直桥与弯桥的计算结果相差 比较 在 易开裂 部 位可 用纤维 混凝 土代 替普 通混凝 大， 采用抗扭支撑可以较大的减小负弯矩 。 土， 例如在锚具 周围及支座腹板处等 。 ３曲梁桥设 计要点 及病害对策探讨 ３ 普通钢 筋的设 计 ５ 小半径 曲线梁桥 的构造形式与直线梁桥有 普通钢筋 的设计应考 虑其 弯曲、 扭转、 剪力 不 少相似之处 ， 上所述 ， 但综 可以看到曲线梁桥 的复合受力作 用。特别要考虑 内外腹板剪力的 具有 不同的结构受力特点 ，处理不当会发生一 不均匀性和支 座处 的剪力集中对箍筋加密及抗 些独特 的病 害。如何从 设计的角度来 解决这些 剪钢筋设计 的影响。并采用普通钢筋抵 抗内力 问题 ， 是非常值得探讨的。 矩。 曲梁 为弯扭耦合构件 ， 可按扭矩剪应力 和弯 ３ ． １桥梁结 构布局与曲梁要素 的关 系 矩剪应力综合确定 箍筋间距。曲梁的抗扭配筋 在立交桥的设计过程 中，桥梁的结构布局 应包 括抗扭箍筋 和抗扭纵筋 ，在配置箍筋 的同 应尽可能地 服从平面线形 ，因此各种 分又布局 时 ，必须同时配置 与曲梁轴线方 向平行 的抗扭 的曲线梁桥 不可避免地经常出现 。在结构设计 纵筋。 抗扭纵筋直径应不小于箍筋直径 ， 确定抗 中应充分考虑 曲线梁桥的力学特性。通过对曲 扭纵筋 数量后在 腹板箍 筋内侧 四周 均匀布置 ， 梁要素 的评 判 ， 合理地进行结 构简化 ， 用合 适 在支点附近需加密布置。 采 除此之外， 由于曲线预 的理论进行分析 。 应力 会对弯梁 内侧 的产生径向压力 ， 如不采取 ３ ． ２曲线 梁桥支承方式的选择 防崩裂措施， 可能会将箱梁腹板混凝土崩裂， 国 在支承形式上 ， 小半径 曲线梁桥通 常三种 外已出现此类事故。 因此， 必须在梁体腹板内 设 布置形式 ：全部采用抗扭支承两端设置抗扭支 置 防崩裂 的构造 钢筋 。 承， 中间设单支 点铰支承 ； 端设置抗 扭支 承 ， 两 ３ － 国现行 的桥 梁规范还未对 曲线梁桥 ６我 中间既有单支点铰 支承 ，又有抗扭支承 的混合 最大扭转变形作 出限制的规 定 式支承。下部 墩柱 当与支承形式相匹配。 经过对 几 座曲线梁桥破坏的分析，为保证 根据 相关研究 ，一般认为 ：对于宽桥 ｆ 其安 全 ， Ｂ ＞ 在设计 曲线 形梁桥时 ， 应对其在恒 载、 １ｍ的曲线 梁桥 ， ２】 由于荷 载及预 应力对 主梁 的 预应力 、 活载的最大扭转变形值加以控制 。 扭转作用小 ， 以及宽大主梁横 向稳定性的要求 ， ３ ． ７墩柱截面的合理选用 宜在 中墩处 采用具有抗扭较强的多柱或多支座 当采用墩柱与梁固结的支承形式时就必须 支承 方式 ； 对于窄桥和曲率半径 较小（ １ｍ，＜ 注意墩柱 的弯矩 变化 。在主梁的扭转变形过大 Ｂ ２ Ｒ ＜ ８－的曲线 梁桥 ， ０） ｎ 如匝道 桥 ， 由于荷载及预应力 的同时墩柱弯矩也很大（ 一般墩柱较矮） 的情况 对主梁的扭转作用大 ，一般在 中支座处可采取 下 ， 圆形截 面墩柱 固结是不经济的 。首先 ， 采用 单点支承 ， 通过放松的扭转约束 ， 达到减小箱梁 墩柱受力过 大配筋不易通过 ，仅仅加大墩柱直 扭转 内力 的 目的。 径， 会使墩柱刚度 增加很多 ， 在预应力径 向力作 ３ ． ３单点支承曲线梁桥偏心距 的选择 用下墩柱径向弯矩和在温度荷载作用下纵向弯 通过 中支点预偏心的办法 ，虽不能完全消 矩都会增加 ， 后的弯矩会更大 ， 合成 更不利于墩 除梁桥外扭 矩的作用 ， 可以改变外扭矩沿梁 柱受力。 但 跨的分 布 ， 取得合 理的设 计。在设置预偏心时 ， ４结语 除注 重调整主梁扭矩以外 ，也应充分考虑主梁 小半径 曲线梁 桥的设计计 算 比较复杂 ， 其 的扭转变形 。 确定偏心距的具体方法 可以为 ： 调 温度效应 、 预应力效应 、 的影响面加载都不 活载 整支座 预偏 心值 ，计算曲线梁在 白重及预应力 同于直线桥梁 的计算 。但 通过高精度 的有 限元 作用 下的扭 转角 ， 支点 和跨中截面的扭转角 分析计算 ，我们可 以较 为准确地掌握其结构的 使 接近 相等 （ 方向相 反 ）同时控 制各 截 面的 受力行 为。 一般 ， 针对其 不同于直线梁 的受力特点 ， 在 扭矩 ， 保证支座不产生脱空 ， 这样可将主梁 调整 设 计中采用相应 的有效措施 ， 是可 以设计 出较 到最佳平衡位置 。如果桥梁承担 的交通 量非常 为可靠 且经济适 用的曲线桥梁 的。 大， 也可以适 当考虑一部 分活载 的作用 。 参 考 文 献 ３ 预应力对 曲线梁桥 内力的影响 ４ ｆ杨兴 旺 大跨 度斜拉桥施 工全过程 非线性行为 １ ］ 从设计的角度 ， 具体来说 主要应采用 以下 研 究Ｄｌ 南交通 大学， ０ 年 ）西 ２ ７ ０ 的措施 ： 充分调整预应力筋 曲率 ； 曲线管道 之间 【吕建根 大跨度 索拱组合体 系非线性静动 办陛 ２ １ 为防止混凝士挤碎 应留有 足够的净间距 ， 力筋 能研 究 ｌ 南大学， ０ 年 湖 ２ ７ ０ 束尽量分散布置 ， 并保证力筋 的混凝土保 护层 【王会 利． 锚 式斜拉一 索协作体 系桥 结构性 ３ ］ 自 悬 厚度 ；局部板 的作用可能是实际造成开裂 的最 能分析 与试验研究嘲 ． 大连理工大学＇ ０ 年 ２ ７ ０ 重要的因素 ， 应特别注意腹板的 区域性作用。 计 算必须考虑预应力侧 向作 用 ， 向预张拉力假 侧 作者简 介 ： 杨世 荣（ ６ －男、 １ ９） 河南洛阳人 。 ９
关于建筑工程曲线梁桥设计的参数分析
关于建筑工程曲线梁桥设计的参数分析摘要：进入21世纪后,人们开始认识到在桥梁的设计不仅仅要为自己着想,同时还要为别人着想,即关心桥梁对城市、大地的影响,以及桥梁的地标意义。
本文通过案例对建筑工程曲线梁桥设计的参数分析进行了论述。
关键词:曲线梁桥；设计；温度荷载；1 工程概况某工程为一掉头匝道，其中一联采用4×20m普通钢筋混凝土现浇梁，桥梁结构中线处于R=29.35m的圆弧段曲线上，上部结构采用1.4m单箱单室等高现浇箱梁，桥宽9.3m，悬臂宽度1.8m。
箱梁顶板厚0.25m，底板厚0.25m，跨中腹板厚0.45m，墩顶腹板厚0.6m，中支点和边支点腹板变化段为4m。
下部结构中间轴桥墩为固结桥墩，其它采用扩头式矩形桥墩，支承方式采用双支座，支座中心线向桥外弧侧偏心距离、两支座间距以及支座约束方向作为未知参数进行计算比较分析。
为分析本匝道结构在不同参数下的受力情况，采用midas civil2011计算软件使用空间梁单元模拟，共建90个节点，80个梁单元；端横梁、中横梁以及隔板自重按节点荷载进行施加。
支座节点与共面梁节点采用刚性连接。
2 曲线梁桥参数分析2.1 支座偏心距离参数分析曲线梁桥由于内外弧的长度不同或者超高需要将梁外侧腹板设置比内侧腹板高,导致上部结构梁体的重心向外偏离结构轴线，而且考虑汽车活载产生的水平横向离心力，均会使得梁内产生扭矩，产生弯扭耦合作用。
梁内的扭矩通过固结墩或者支座传递到桥墩形成平面内横向弯矩。
为了使梁内扭矩受力合理和桥墩横向弯矩较小，可设置一定的支座偏心。
笔者对实例采用不同支座偏心值下箱梁的扭矩和支座反力进行分析，计算结果如表1所示。
从表中可以看出，随着偏心距增大，桥墩竖向支撑反力变化不大，但同一个桥墩弯桥内侧反力逐渐增大，外侧逐渐减小。
偏心距增大，可以减小边跨桥墩的横向弯矩，但固定墩的横向弯矩逐渐增大。
而且箱梁内扭矩最大、最小值随偏心距变大而同时减小，选择适当的偏心距离，可以使得最大扭矩和最小扭矩的绝对值接近相等，这也是合适的偏心值[3]。
结合实际浅析曲线桥梁设计
曲线梁桥受力状态较为复杂， 以在设计过程中， 所 必须对其
结构 受 力特 点 有 充 分 的 了解 ， 全 面 综合 考 虑 各 种 因 素对 主 梁 及 墩 柱 的 不利 影 响 。 在全 国范 围 内 ， 此类 桥 型 结 构 目前 已 出现 多次 因设 计 原 因而 在 施工 或 使 用 过程 中 发生 事 故 ；其 中有 的 引起 主 梁 开 裂 ； 的 引起 墩 柱 开裂 ； 有 的 引起 主 梁 向外 偏转 或 向 内偏 有 还
梁超载、 内梁卸载。 尤其在宽桥情况下 内、 外梁的差异更大。由于
４ 结 语
我 国 目前 面 临 许 多 旧桥 的状 态 评 估 、 修 、 维 改造 与 加 固的 巨
参考 文 献
［］ １ 谌润水 ， 胡钊芳． 公路桥梁荷载试验［ ． Ｍ】 北京： 民交通出版社． ０ ． 人 ２ ３ ０ ［］ ２交通部 部颁标准． 公路 旧桥承载力鉴定方法 （ 试行）ｓ． ［】 北京： 人民交通
影响。 使梁截面 处于弯扭耦合 作用状态， 其截面主拉应力往往 比 相应的直梁桥大得多． 这是弯梁曲线桥独有的受力特点。弯梁 曲
线 桥 由于 受 到 强 大 的 扭 矩 作 用 ， 生 扭 转 变 形 ， 曲 线 外 侧 的 竖 产 其 向挠 度 大 于 同跨 径 的 直桥 ； 弯 扭 耦 合 作 用 ， 梁 端 可 能 出 现 由于 在 翘 曲， 端 横 桥 向约 束 较 弱 时 ， 体 有 向弯 道 外 侧 “ 移 ” 趋 当梁 梁 爬 的
２１ 梁体 的弯扭耦 合作 用 ．
曲梁在 外 荷 载 的 作 用 下 会 同 时 产 生 弯 矩 和 扭 矩 ，并 且互 相
３ 下 部 支 承 方式 对 曲线 桥 内力 的影 响
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析摘要：介绍了曲线梁桥的力学特性，结构分析及应注意的几点问题，施工特性及设计方法。
关键词：曲线梁桥，结构，施工近年来,随着公路建设事业的快速发展,涉及到曲线梁的桥梁设计已经越来越多了,以往设计者希望通过调整路线方案,尽量避开这种结构形式,或由于曲线半径较大,采用以“直”代“曲”的形式,在桥梁上部(如翼缘、护栏等)进行曲线调整,以期达到与路线线形一致。
这些严格意义上说都不是曲线桥。
由于受原有地物或地形的限制,一些城市的立交桥梁和交叉工程的桥梁曲线半径比较小,桥墩基本上要设在指定位置,这种情况下只能考虑设计曲线梁桥。
1曲线梁桥的力学特性1.1曲线梁的受力情况曲线梁桥能很好地克服地形、地物的限制,可以让设计者较自由地发挥自己的想象,通过平顺、流畅的线条给人以美的享受。
但是曲线梁桥的受力比较复杂。
与直线梁相比,曲线梁的受力性能有如下特点: (1)轴向变形与平面内弯曲的耦合; (2)竖向挠曲与扭转的耦合; (3)它们与截面畸变的耦合。
其中最主要的是挠曲变形和扭转变形的耦合。
曲梁在竖向荷载和扭距作用下,都会同时产生弯距和扭距,并相互影响。
同时弯道内外侧支座反力不等,内外侧反力差引起较大的扭距,使梁截面处于“弯-扭”耦合作用状态,其截面主拉应力比相应的直梁桥大得多。
故在曲线梁桥中,应选用抗扭刚度较大的箱型截面形式。
在曲梁中,由于存在较大的扭矩,通常会出现“外梁超载,内梁卸载”的现象,这种现象在小半径的宽桥中特别明显。
另外,由于曲梁内外侧支座反力有时相差很大,当活载偏置时,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发生脱离的现象,通常称为“支座脱空”。
1.2下部桥梁墩台的受力情况由于内外侧支座反力不相等,使各墩柱所受垂直力出现较大差距。
当扭矩很大时,如果设置了拉压支座,有些墩柱甚至会出现拉力。
曲线梁桥下部结构墩顶水平力,除了与直桥一样,有制动力、温度力、地震力等以外,还因为弯梁曲率的存在,多了离心力和预应力张拉时产生的径向力。
墩顶水平力的分配非常复杂。
在求温度零点时,曲线梁桥不能象直桥一样,只考虑一个方向力的平衡,而必须考虑两个方向的平衡;各墩顶处支座的类型和位置不一致,部分支座可能已处于临界滑移状态,其余支座还未达到临界状态;各支座的约束方向以及各墩柱不在同一平面内,使得水平力求解非常困难。
2曲线梁桥的结构分析2.1上部结构分析2.1.1结构力学方法这种方法沿用杆系系统的结构力学方法。
首先将弯梁视为一根曲杆,把抗扭支座以赘余扭矩代替,然后根据变形协调条件求解未知力。
这种方法较简单,比较适用于分析简支弯梁和等截面且跨内为圆弧的窄桥。
2.1.2梁格法梁格法是目前最常用的分析弯梁桥的方法。
梁格法实质是用一个等效的梁格来代替桥梁上部结构,是一种以梁为基本单元的有限元法。
这种方法概念明确,容易理解和使用,也比较容易操作,计算速度也比较快。
现有的计算曲线梁梁桥软件,如同济大学开发的“桥梁博士”和广州阿安毕公司开发的“3DBSA”,都采用了梁格法。
2.1.3空间有限元法空间有限元法是最有效的分析方法。
这种方法常采用体单元和壳单元来模拟结构,能计算任意形状的复杂结构,特别地,它能针对结构的局部作精确分析,这是上述两种计算方法无法做到的。
对于一些特殊的曲线梁桥,比如非径向支承的异型桥梁等,采用空间有限元法分析是非常有必要的。
此外,如果要了解曲线梁桥的稳定与振动特性,也必须采用空间有限元法。
常用的空间有限元软件有MIDAS、ANSYS、SAP2000等。
采用空间有限元法的缺点是计算工作量较大,在当前情况下,采用这种方法计算,需要付出较多的时间。
2.2下部结构分析与直桥相比,曲线梁桥下部结构分析要复杂得多。
在荷载方面,曲线梁桥除了与直桥一样要承受各种外荷载,如自重、车辆荷载、温度力、地震力等,还要承受离心力、曲梁内预应力索产生的径向力等;在墩顶水平力的分配方面,由于曲线梁桥不能象直桥一样,在求温度零点时不能只考虑一个方向的平衡,而要考虑两个方向的平衡,求出“不动点(转动中心)”;由于上部结构的扭转作用,各墩的轴力有很大的差异,在确定桩长时要特别注意这种情况;此外,由于各支座约束情况不一样,也会影响到各墩内力的分配。
长期以来,人们对曲线梁桥上部结构分析比较重视。
就目前的情况看,有关曲线梁桥上部结构分析的专著比较多,理论也比较成熟。
与上部结构相比,针对曲线梁桥下部结构的研究还不够深入。
3曲线梁桥设计应注意的几个问题3.1总体布置在进行桥梁总体布置时,要考虑两个方面问题:从结构受力方面,要注意调整梁内的扭矩分布,控制扭矩峰值,使梁截面以及支座受力较均匀;从结构变形方面,要注意控制梁端纵横向变位及翘曲变形,使之符合规范要求。
要得到这些结果,主要是靠调整跨径搭配和处理边界条件。
3.1.1跨径的搭配从已建成的桥梁看,梁端内侧支座“脱空”现象比较严重,主要是因为内侧支座反力太小甚至出现了负值。
所以,我们要使内侧支座处于受压状态,并且要有一定的压力储备。
比较有效的办法是控制边跨跨径,使边跨跨径与中跨比较接近。
当受实际条件限制,边跨跨径与中跨差距较大时,也可考虑采取其他一些措施,比如调整边跨与中跨的自重等。
3.1.2边界条件边界条件影响到整个结构的受力状态。
在实际设计时,要分别采用不同的约束进行试算,然后决定结构的边界条件。
3.2曲线梁的结构设计直梁桥受“弯、剪”作用,而曲线梁桥处于“弯、剪、扭”的复合受力状态,故上、下部结构必须构成有利于抵抗“弯、剪、扭”的措施。
3.2.1曲线梁桥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:弯扭刚度比越大,由曲率因素而导致的扭转弯形越大,因此,对于曲线梁桥而言在满足竖向变形的前提下,应尽可能减小抗弯刚度、增大抗扭刚度。
所以在曲线桥梁中,宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。
3.2.2在曲线梁桥截面设计时,要在桥跨范围内设置一些横隔板,以加强横桥向刚度并保持全桥稳定性。
在截面发生较大变化的位置,要设渐变段过渡,减小应力集中效应。
3.2.3在进行配筋设计时要充分考虑扭矩效应,弯梁应在腹板侧面布置较多受力钢筋,其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直桥多,且应配置较多的抗扭箍筋。
3.2.4城市立交桥中的弯箱梁桥中墩多布置成独柱支承构造。
在独柱式点铰支承曲线连续梁中,上部结构在外荷载作用下产生的扭矩不能通过中间支承传至基础,而只能通过曲梁两端抗扭支承来传递,从而易造成曲梁产生过大扭矩。
为减小曲线梁桥梁体受扭对上、下部结构产生的不利影响,可采用以下方法进行结构受力平衡的调整:①为减小此项扭矩的影响,比较有效的办法是通过调整独柱支承偏心值来改善主梁受力。
②通过预应力筋的径向偏心距来消除曲梁内某些截面过大的扭矩,改善主梁的受力状态也是一种行之有效的办法。
预应力曲线梁往往产生向外偏转的情况,这是由其结构特点造成的。
预应力产生的扭矩分布和自重、恒载作用下的扭矩分布规律有着较大的区别,为调整扭矩分布,可在曲线梁轴线两侧采用不同的预应力钢束及锚下控制应力,构成预应力束应力的偏心,形成内扭矩来调整曲线梁扭矩分布。
3.2.5下部支承方式的确定。
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。
对于曲线梁桥,中间支承一般分为两种类型:抗扭型支承(多支点或墩梁固结)和单支点铰支承。
在曲线梁桥选择支承方式时,可遵循以下原则:①对于较宽的桥(桥宽B>12m)和曲线半径较大(一般R>100m)的曲线梁桥,由于主梁扭转作用较小,桥体宽要求主梁增加横向稳定性,故在中墩宜采用具有抗扭较强的多柱或多支座的支承方式,亦可采用墩柱与梁固结的支承形式。
②对于较窄的桥(桥宽B≤12m)和曲线半径较小(一般约R≤100m)的曲线梁桥,由于主梁扭转作用的增加,尤其在预应力钢束径向力的作用下,主梁横向扭矩和扭转变形很大。
由于桥窄因此宜采用独柱墩,但在选用支承结构形式时应视墩柱高度不同而确定。
较高的中墩可采用墩柱与梁固结的结构支承形式。
较低的中墩可采用具有较弱抗扭能力的单点支承的方式。
这样可有效降低墩柱的弯短和减小主梁的横向扭转变形。
但这两种交承方式都需对横向支座偏心进行调整。
③墩柱截面的合理选用。
当采用墩柱与梁固结的支承形式时就必须注意墩柱的弯矩变化。
在主梁的扭转变形过大同时墩柱弯矩也很大(一般墩柱较矮)的情况下,宜采用矩形截面墩柱。
因为矩形截面沿主梁纵向抗弯刚度较小,而沿主梁横向抗弯刚度较大,这样既减小了墩柱的配筋又降低了主梁的横向扭转变形,更适合其受力特点。
3.3下部结构曲线梁桥墩顶水平力分配比较复杂,而且桥墩所受的外力方向常发生变化,因此,墩柱要尽量采用圆形截面;曲线梁桥墩柱受到纵横向水平力作用,墩身最大弯矩应是两个方向的力矢量合成值;同一座桥墩各墩柱的轴力可能有差异,所以要调整墩柱位置,使墩柱受力均匀,避免出现墩柱受拉的情况;在计算桩柱配筋量时,要分别验算各墩柱的内力,根据最不利组合进行配筋,在确定桩长时,要以轴力较大的墩柱进行控制。
4曲线梁桥设计中需要注意的其它问题4.1所有中墩支座,尽可能横桥向位移固定,可采用盆式或普通板式橡胶支座。
4.2当桥长较大(如大于100m),梁端支座应能顺桥向自由滑动、横桥向位移固定,可采用盆式橡胶支座,或附加了横桥向位移固定装置的四氟板橡胶支座;此外,梁端间隙和伸缩缝构造,应保证在最大升温条件下,梁能够不受阻碍地自由伸缩变形;当桥长较小时,梁端支座可以采用普通板式橡胶支座。
“梁端设普通板式橡胶支座、所有中墩设横桥向自由滑动的盆式支座”,对曲线梁桥是危险的,应绝对避免。
4.3当曲线梁桥比较宽、各墩也较宽时,应注意温度变化时由于曲线梁水平弯曲变形在墩顶产生的横桥向水平作用力可能会比较大,尤其是当所有中墩支座均为横桥向位移固定时。
5 施工特点5.1测设放样由于曲梁桥在平面和纵横断面上的变化较大,因而在施工放样、标高控制、中线控制等方面都会增加许多麻烦,应予反复检查、严格要求。
另外,在进行预制底模控制时,如果内外侧边梁因跨径悬殊必须设置不同的预拱度时,应对其底模进行严格的标高控制。
5.2超高处理曲梁桥的超高处理一般有两种方法:①超高值较小,且在桥宽不大的情况下,建议将超高部分直接设置在桥面铺装上;②当超高值较大时,建议将一部分设在桥面铺装上,另一部分设在墩台顶面上;当超高值不太大时,也可直接将超高部分全部设在墩台顶部。
5.3边板处理对于预制的弯梁构件,其构件重心位置可能位于构件轴线以外(一般出现在内外侧边梁),在堆放时极易失稳倾覆,需增设临时支撑;即使构件的重心位置位于构件的轴线以内,而在施工过程中,当桥面横向联结尚未形成而一些预制小构件如缘石、人行道板等已搁置于内外侧边梁的情况下,也可能引起构件的倾覆。