曲线梁桥受力特点分析
曲线连续梁桥在不同支撑条件下内力和支反力对比分析
北 方 交 通
・ ９・ ６
曲 线连 续梁桥 在不 同支 撑条 件 下
内力和 支反 力 对 比分 析
王
（． １ 本溪市城市市政设施建设办公室 ， 本溪
摘
越 祝 ，
强２
１４ １ ） ２ ０ ０
１７０ ；． １０ ０ ２ 盘锦市交通局公路 管理 处 ， 盘锦
要： 针对 曲线连 续梁桥 弯扭耦合 的结构受力特 点 ， 结合本 溪市北地跨线跨 河桥 Ｂ匝道工程设 计 ， 别建立 分
采用大型有 限元分析 软件 Ｍ Ｄ Ｓ— ｉｌ 立 ＩＡ ｃ ｉ建 ｖ 有限元分析模型。曲线梁采用空 间梁单元模 拟， 整
模型 １全抗扭支撑 ， ： 为实际设计方案。Ｏ 及 ４ ｝ ＃ ｝
边墩分别设置两个 Ｇ Ｚ ４支座 ， ＪＦ 间距 ５ 其余 中墩 ｍ；
・
７ Ｏ・
北 方 交 通
全抗扭支撑、 中间点铰 支撑 、 抗扭与点铰支撑交替布置三种不 同支撑条件 下的三 维有 限元模 型 ， 计算并比较 分析 三 种模型在恒栽 、 活载作 用下主 粱截 面 内力及各 支反 力的变化特 点。结果表 明 ， 用全抗扭 支撑 ， 采 主梁结构的 内力及
支 反 力 较 为合 理 。
关键 词 ： 曲线 梁 桥 ； 扭 支撑 ； 抗 内力 ；支反 力
撑 条件 下主梁 内力 及支 反力 的变化 特点 。
（） ａ全抗 扭支撑
（） ｂ抗扭和点铰 支撑交替 布置
（） ｃ中间点铰支撑
图 １ 曲线连续梁桥 的支撑布置形式
２ 工程概 况
１ 梁 端截面 ， ２
。
１２ 中截面 ， 跨
本溪市北地跨线跨河桥位于市 中 ｔ区域， ， ｋ 是横 贯城 市南北 的主干道 。在 太子 河南岸 跨过 滨河 南路
曲线梁桥弯扭耦合效应研究概述
曲线梁桥弯扭耦合效应研究概述概述曲线梁桥是道路、铁路、河流等交通线路上常见的高大桥梁结构形式之一。
曲线梁桥在荷载作用下会产生弯矩和扭矩，在短期荷载作用下引起的弯矩和扭矩对桥梁的破坏作用是非常严重的。
研究曲线梁桥弯扭耦合效应对于保障桥梁的安全运行具有重要意义。
曲线梁桥弯扭耦合效应是指曲线梁桥在荷载作用下，由于弯矩和扭矩同时作用在桥梁上产生的相互耦合效应。
在曲线梁桥中，弯矩和扭矩的产生与桥墩的非刚性影响、梁桥纵向变形、径向转角变化等因素有关。
弯扭耦合效应的研究涉及到结构力学、材料力学、地震工程等多个学科领域。
曲线梁桥弯扭耦合效应对桥梁的影响主要有以下几个方面：1. 桥墩的倾覆风险：由于桥梁处于弯矩和扭矩的共同作用下，桥墩容易受到侧向力的作用而发生倾覆。
2. 桥梁结构的非线性变形：弯扭耦合效应使得桥梁在荷载作用下发生非线性变形，影响了桥梁的竖向、横向和纵向刚度的变化。
3. 桥梁的振动特性：弯扭耦合效应对桥梁的自振频率、振型和振幅等产生了显著影响。
4. 桥梁的疲劳寿命：弯扭耦合效应会引起桥梁结构的破坏和疲劳，进而影响桥梁的使用寿命。
曲线梁桥弯扭耦合效应的研究方法主要包括理论分析、数值计算和实验研究三种方法。
理论分析方法基于结构力学理论和材料力学模型，通过建立桥梁的力学模型，推导出桥梁在弯矩和扭矩耦合作用下的变形和应力分布。
数值计算方法利用有限元分析软件建立桥梁的数值模型，通过施加荷载和边界条件，计算得出桥梁的变形、应力和应变等参数。
实验研究方法通过搭建物理模型或使用现场实测数据，采集桥梁在实际荷载作用下的变形和应力等信息。
曲线梁桥弯扭耦合效应的研究成果主要包括以下几个方面：1. 曲线梁桥的受力特点和力学性能研究：通过弯矩和扭矩耦合效应的分析，揭示了曲线梁桥在荷载作用下的受力特点和力学性能。
2. 曲线梁桥的破坏机理和评估方法：研究曲线梁桥在弯矩和扭矩共同作用下发生倾覆、断裂等破坏机理，提出了相应的评估方法。
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
曲线连续结合梁桥的剪力键受力分析
Ｏ 引 言
一
钢 与混 凝 土组 合 构 件 通 过 连 接 件 弹 性 连 接 在 起时 ， 由于 材 料 性 质 不 同（ 有 限 元 矩 阵 中主 要 在 表 现 为 弹 性 模 量 和 松 比不 同 ）在 叠 合 面 上 存 在 白 ，
一
＿
＿
４ 姗 姗 姗 咖ｚ 咖 咖 咖 ３ 咖 ４ 一 一 咖 姗 咖 ３ ２ 、 ２ １ 鼯
２６ ５
科技研究
城 市道 桥 与 防洪
２１ 年 ７ ０１ 月第 ７ 期
交 界 面 ０处 用 刚 臂 连 接 ； 梁 上 翼 缘板 为 薄板 ， 钢 考
要 引 起 设 计 的 注意 （ 图 ５～图 １ ） 见 ２。
虑 到板 形 心 Ｃ ２到交 界 面 仅 １ ５ｍｍ， 再 设 置 刚 臂 不 连 接 。在 ０和 Ｃ ２之 间设 置 弹性 连 接 单 元 ， 接 单 连
啪 啪 瑚
图 ３ 混 凝 土 板 与 钢 梁 之 间 连 接 模 型 示 意 图
桥梁 纵 向距 离 ／ ｍ
２ 栓 钉 的 剪 力 分 布 规 律 分 析
采 用 板 壳模 型对 剪力 键 进 行 计 算 分 析 ，其 中
图 ６ 二 期 恒 载 作 用 下剪 力 键 横 向水 平 剪 力 沿桥 长 分 布 图
印
８ ０
１０ １ ０ １０ ０ ２ ４ １０ ６ １０ ８
桥粱纵 向距离 ／ ｍ
图 ／ 二 期 恒 载 作 用 下 剪 力键 纵 向水 平 剪 力 沿桥 长分 布 图 ５
Ｎ 、 １
客匣． 君簟 氟越 Ｉ ｊ 事
辞
量 、 罩氰星＿ ｇ掣 毂 犁肆 Ｉ ｊ 享
∞ ０
元 ，钢 箱 梁 及 横 隔 板 则 采 用 基 于 Ｋ ｒｈ ｏ ｌ ｅ ｉ ｈ ｆ Ｐａ ｃ ｔ Ｔ ｅｒ 理 论 的 薄 板 单 元 。两 种 板 单 元 均 考 虑 平 面 ｈｏ ｙ
曲线梁桥受力分析及对比
曲线梁桥受力分析及对比摘要：首先概述了曲线梁桥的受力特点，其次系统分析了影响曲线梁桥力学特性的各项因素。
最后，通过建立有限元模型，计算得出内力分布图，对比分析了四跨连续曲线梁桥和同等跨径直线梁桥的内力分布情况，认为曲线梁桥支点反力存在外侧大内侧小等受力不均匀性问题，并根据得出的结论提出相应的建议，为曲线梁桥的设计、施工提供参考。
关键词：曲线梁桥；有限元；受力不均匀性Force Analysis and Comparison of Curved Girder BridgeZhang Yiyong(1. Chongqing Jiaotong University school of civilengineering,Chongqing 400041)Abstract: Firstly,the stress characteristics of the curved girder bridge are summarized. Secondly, various factors affecting the mechanical characteristics of the curved girder bridge are systematically analyzed. Finally, through the establishment of afinite element model, the internal force distribution diagram was calculated, and the internal force distribution of a four-span continuous curved beam bridge and a straight-line beam bridge of the same span was compared and analyzed. Based on the conclusions drawn, corresponding suggestions are put forward to provide references for the design and construction of curved beam bridges.Keywords: curved girder bridge；finite element；unevenness of force引言曲线梁桥是现代化交通工程中的一种重要桥型[1]。
连续曲线梁桥设计探析
连续曲线梁桥设计探析文章论述了曲线桥梁的受力性，并且阐述了设计时要注意的要素。
标签：曲线梁桥；受力特点；结构设计1 概述曲线桥是当前的道桥项目中非常关键的一个组成部分，尤其是在最近几年它得到了非常广泛的应用。
对于那些互通型的立交匝道来讲，它的使用更是非常的明显。
在设计匝道的时候会受到很多要素的干扰，比如地形以及所在区域的规模等，这些要素的存在使得该项设计有如下的一些特征。
第一，此类桥的宽度不是很宽，通常匝道的尺寸在六米到十米之间。
第二，匝道本身是为了辅助道路转向的，在立交工程中会受到土地规模的影响，因此这类桥大多数是小尺寸的曲线桥。
第三，匝道桥的纵向坡度非常大，有时会横跨下方的车道，此时就使得桥的长度变长。
因为这种桥本身弯斜，形状特别，所以它的设计工作无法正常的开展。
2 曲线梁桥的平面及纵、横断面布置最近几年高速路在设计的时候更加的关注线形方面的内容，规定设计要合乎线形要求。
因此在布局桥梁平面的时候，要遵照总的线形布局规定，其纵坡也要和路线的纵坡保持一致。
通常为了应对截面的扭矩以及弯矩，在设计的时候常使用箱形的截面。
由于桥面超高的需要及梁体受扭时外边梁受力较大的需要，所以可以在其水平方向上把主梁设置成不一样的高度。
为了便于构造，方便建设，也可以将其设置成一样高度的，其超高横坡由墩台顶面形成。
3 曲线梁桥结构受力特点3.1 梁体的弯扭耦合作用一般来说，当受到外在力影响的时候，曲梁会出现一定的弯矩以及扭矩，两者会彼此影响，进而导致截面处在一种耦合的状态中，截面的拉力要较之于直梁大，这个特征是这种梁所特有的。
因为这种桥会承受较高的扭矩力，所以会发生变形现象，它的外侧的挠度要比相同尺寸的直桥大一些。
因为存在耦合作用，所以在桥上方会存在翘曲现象。
3.2 内外梁无法均匀受力对于曲梁桥来讲，因为其扭矩较大，所以会导致外梁发生超载而内梁出现卸载的情况，特别是当桥梁较宽的时候这种现象更加的明显。
因为两个梁的支点反力差别非常大，如果活载发生了偏移的话，内梁就会生成一种反向力，此时假如内梁无法承受这种力的话，就会使得梁体和支座分离。
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。
曲线梁桥设计理论研究奚政锋
曲线梁桥设计理论研究奚政锋发布时间：2022-06-30T10:10:12.198Z 来源：《建筑模拟》2022年第4期作者：奚政锋[导读] 按照曲线形状的不同曲线梁桥可以分为圆曲线、缓和曲线、圆曲线与缓和曲线组合型曲线桥。
我们通常将曲率半径小于 100m的曲线桥称为“小半径曲线桥”奚政锋重庆交通大学1. 曲线梁桥的分类按照曲线形状的不同曲线梁桥可以分为圆曲线、缓和曲线、圆曲线与缓和曲线组合型曲线桥。
我们通常将曲率半径小于 100m的曲线桥称为“小半径曲线桥”。
2. 曲线梁桥的受力特点（1）弯扭耦合作用曲线梁桥由于曲率的存在，弯扭耦合效应产生的附加扭矩会加大结构的挠曲变形，因此对于曲线梁桥的设计应该予以额外重视。
（2）曲线梁内外侧受力不均匀由于偏载效应，曲线梁桥梁体可能产生较大的扭矩，使得其向外发生扭转。
（3）梁体横向爬移在整体升降温作用、制动力、离心力作用下，曲线梁桥会发生沿径向不可恢复的位移，过大的梁体爬移会导致最后梁体的倾覆。
（4）竖向挠曲变形在弯扭共同作用下曲线梁桥的挠曲变形将比相同跨径的直线梁桥大。
（5）支座布置形式不同的支承方式将直接影响到全桥的内力分布。
3. 曲线梁桥的分析计算理论及基本微分方程3.1曲线梁桥常用分析计算理论针对不同的曲线桥结构型式，大概可以分为解析法、半解析法和数值法。
3.2曲线梁桥的基本微分方程（1）曲线梁桥的平衡微分方程建立在弯曲与扭转共同作用下的曲线梁平衡微分方程，利用曲线梁微段的空间平衡条件，建立六个平衡方程式。
若令，并设，即成为我们熟知的直梁静力平衡方程。
（2）曲线梁的几何方程曲线梁的“弯扭稱合”效应使得其轴向位移u、径向位移v、竖向位移w和截面扭转角相互影响，为描述曲梁变形与位移分量之间的复杂关系，建立曲线梁的几何方程。
在方程中，若令，即成为我们熟知的直梁几何方程。
4. 混凝土曲线梁桥建模方法的概述4.1单根梁法、以直代曲法建模方法概述4.1.1单根梁法利用 Midas/Civil 对混凝土曲线梁建立单根梁桥模型时，软件不能直接模拟曲线梁桥，只能用直线微段来代替曲线形成整体上的曲线梁桥。
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。
预应力钢束布置形式在混凝土曲线梁桥中受力性能分析
预应力钢束布置形式在混凝土曲线梁桥中受力性能分析摘要:预应力曲线梁桥是设计中的经常遇见的结构形式,本文主要从不同的钢束布置形式上对结构进行计算分析,从而对不同钢束布置产生的预应力效应对弯桥的受力、变形及支座反力等进行比较,并通过比较分析找出较适宜的预应力桥梁的配束方法。
关键词:弯梁桥预应力效应脱空现象弯-扭”耦合作用预应力钢筋混凝土曲线梁桥是桥梁工程,尤其是立交桥工程中经常出现和采用的一种结构形式,因其结构适应性强而得到广泛的应用。
本文拟通过一预应力曲线箱梁桥在结构配束上的比较,进一步分析不同钢束布置方式对结构扭矩及水平力等的影响。
从而来阐述预应力效应对曲线箱梁桥产生的效应。
1 基本参数(1）箱梁跨径:(30+30+30)m,边墩设双支座,横向间距为3m,中墩设单支）座,梁高1.6m,梁宽8m。
2.2 通长+顶底板束筋布置形式法部分预应力束筋纵向布置于箱梁腹板内并贯穿箱梁全长。
其余束筋根据截面正负弯矩变化在箱梁跨中布置顶板束筋,在中墩支点处布置箱梁底板束筋。
同样用MIDAS6.7建立实体梁单元进行分析,支座采用弹性连接。
2.3 两种不同配束法计算结果的比较通过以上两种束筋布置形式的计算,可以看出两种束筋布置形式对曲线箱梁桥产生的预应力效应及箱梁支座反力的差别是非常明显,由此可见,采用一种适当的束筋布置形式或者根据箱梁结构体系、受力情况、构造形式来布置束筋是很重要的。
这样才能更好的发挥钢束的作用以提高结构的抗裂性、抗剪能力,从而增加结构的刚度和耐久性。
(表4，5，6）是两种配束方法预应力效应计算结果的比较。
2.4 结论(1)在理想的状况下,尽量使梁端处的最大正扭矩与最小负扭矩绝对值大致相等,目的是使梁端左右支座竖向力大致相等。
对于中墩为独柱、单支座情况,预应力效应对梁端扭矩尤为明显。
钢束全部布置在梁腹板上时,0#墩处扭矩-1561kn·m,3#墩处扭矩为1655kn·m。
而通过减小或减少腹板束设置顶底板束时,0#墩处扭矩为-1031kn·m,3#墩处扭矩为1105kn·m。
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。
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
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。
温度荷载对曲线连续刚构桥受力特性的影响分析
温度荷载对曲线连续刚构桥受力特性的影响分析温度荷载对曲线连续刚构桥受力特性的影响分析摘要：世界各地所修建的曲线桥中，各种各样的工程事故层出不穷。
轻则梁体出现裂缝、移位，重则出现落梁、坍塌造成巨大的经济损失。
研究表明除了曲线桥因为力学特性比较复杂外，温度引起的内力和变形也是一个非常重要的原因。
在这方面，国、内外的学者都曾做过大量的研究工作，并把相应的控制措施写入各国规范。
他们的研究证实，温度引起的应力有时甚至会超过活载应力。
弄清曲线梁桥的温度场及温度应力分布，对于完善曲线桥梁的设计理论，保证曲线桥梁的安全、经济、适用具有重要的实用价值和理论意义。
关键词：曲线桥梁设计、分析Abstract: the curve bridge has built all over the world, various engineering accidents emerge in endlessly. Light beam cracks, displacement of body, or a beam, collapse caused huge economic losses. Studies have shown that in addition to curved bridge because the mechanics properties is complicated, internal force and deformation caused by temperature is also a very important reason. In this regard, scholars domestic or abroad have done a lot of research work, and the corresponding control measures in the specification. Their research confirmed that caused by temperature stress and sometimes even more than the stress of live load. To find the temperature field and thermal stress distribution curve beam bridge, in improving the design theory of curve bridge, ensure the safety of curve bridge, economic and applicable has important practical value and theoretical significance.Keywords: curve bridge design and analysis中图分类号：TU393.3 文献标识码吗：A一、概述本文所建立的空间板单元模型是依据泥溪沟2号大桥建立，其中板单元均是四边形板单元，保持其跨径布置以及截面尺寸延桥梁纵向的变化规律不变的前提下，分别在曲率半径为800m、1500m曲线上以及直线上建立了相似模型，用以分析在预应力刚筋及温度荷载作用下曲线半径的变化对桥梁的影响。
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 ．
曲线梁桥动力特性对比分析
１工 程 简 介 ．
飞 云 江 特 大 桥 的桥 址 位 于 飞 云 江 下 游 ， 河 口约 １ｋ 桥 址 位 于 距 ４ ｍ， ｌ４国 道 上 游 约 ５ ０ ｍ。 本 文 计 算 对 象 为 飞 云 江 特 大 桥 １ １ ０ ５０ ～ ０号 墩 之
束 条 件 采 用 主 从 关 系 处 理 ；梁 体 和桥 墩 之 间 以 主从 节 点 的 方 式 相 连 。 墩 底 处 地 基 基 础 的 刚 度 分 别 叠 加 于相 应 的节 点 上 。 梁 系统 的阻 尼 按 桥 Ｒｙｉ ａｌ ｇ ｅ ｈ阻 尼 考 虑 ， 阶频 率 对 应 的 阻 尼 比一 般 取 ２ ５ ； 性 模 量 低 ％～ ％ 弹 Ｅ和 泊 松 比 Ｌ按 现 行 桥 规 取 值 ， 期 恒 载 按 １４ Ｎ ｍ， 虑 将 其 作 为 Ｌ 二 ０ｋ ／ 考
研 究 比较 少 。本 文 以飞 云 江 特 大 桥 为 工 程 背 景 ， 据 桥 梁 有 限元 的 分 根 析 理 论 ． 立 了 桥 梁 动力 特性 分 析 的有 限元 模 型 ， 用 计 算机 模 拟 的 建 采
３桥 梁 有 限元 模 型 的 建 立 ．
本 文 跨 内箱 梁 结 构 和 桥墩 均 采 用 空 间 梁 元 分 析 模 型 ， 用 ｍ 法 采
算 不 同 曲率 半 径 情 况 下桥 梁 的 自振 频 率 ， 对 自振 频 率 和 振 型 进 行 了对 比分 析 。 所 得 结 果 可供 设计 参 考 。 并
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
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
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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。
2.2 桥梁宽度
汽车荷载作用在桥面上会因为偏心导致截面产生扭矩，这与直桥相同，但是
由于弯一扭耦合作用下，扭矩又将产生弯矩。
为模拟汽车偏心荷载，在梁全长范
围内施加均布力矩（10kN/m），支座采用双支座。
图3是三跨连续梁在均布扭矩
作用下内力图。
图 3 三跨连续梁在均布扭矩作用下内力图
从图中可以看出：均布扭矩作用下，圆心角越大，产生的弯矩也大，但是相
比于竖向均布荷载作用下产生的弯矩要一个数量级；圆心角越大，由此产生相应
的剪力也成倍增加。
桥梁宽度越大、曲率半径较小时，曲线梁的外弧与内弧相差
较大，即使是对称截面，外侧恒载也比内侧大的多，恒载也会产生向曲线外侧翻转的均布扭矩。
2.3 支座反力
影响曲线桥梁支座反力因素除支座偏心和支座间距外，还有圆心角，整体升降温，梯度升降温等因素。
图 4是均布荷载作用下不同圆心角时两端支座反力。
图 4 均布荷载作用下支反力
从图中可以看出：当支座对称布置于梁中心线两侧时，在均布荷载作用下，随圆心角的增大，靠近外侧的支座反力与内侧支座反力差越来越大。
3结语
1)曲线桥的主要特点是弯扭耦合，使主梁挠度增大并发生趋向于曲线外侧的扭转，可能使支座脱空，严重时发生侧倾，温度与扭转的联合也会使主梁发生向曲线外侧水平位移。
2)桥梁宽度大、曲线半径小，内外恒载差会使梁发生扭转，设计时除考虑圆心角影响还要考虑桥梁宽度。
3)整体升降温、梯度升降温对支座反力有较大的影响，弯桥设计时要综合考虑以上因素。
参考文献：
[1]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京：人民交通出版社，2013. 作者简介：李虹剑（1998-），男，河南安阳人，硕士，重庆交通大学
摘要：曲线桥的圆心角的改变、温度、收缩徐变等作用会引起曲线桥梁受力特点趋于复杂。
为研究曲线梁桥受力情况，利用Midas/Civil建立三跨连续曲线箱梁模型，通过对比分析验证了现有理论。