关于曲线钢混叠合梁设计的一些讨论

收稿日期:2016-12-07 作者简介：曾 礼 （1978-),男 ，工程师
第43卷 第 5 期 2 0 17 年2 月
曾礼:关于曲线钢混叠合梁设计的一些讨论
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向挠度一项曲线外侧比曲线内侧高出2 8 3 % 。箱形断面与肋式断 面除了内外侧应力值差异很大之外，其 内 、外侧应力大小变化的 趋势也相反:箱形断面梁的上、下缘正应力绝对值都表现 为 曲 线 内 侧 大 、外 侧 小 的 趋 势 ;而 肋 式 断 面 梁 的 上 、下 缘 正 应 力 绝 对 值 则 表 现 为 曲 线 内 侧 小 、外 侧 大 的 趋 势 。箱 形 断 面 与 肋 式 断 面 的 支 座 截 面 腹 板 剪 应 力 对 应 位 置 的 数 值 较 为 接 近 ,两 种 断 面 形 式 的 内 外 侧 腹 板 剪 力 值 均 相 差 较 大 ，总 体 上 是 箱 形 断 面 的 内 外 腹 板 剪 应 力 差 距 略 小 一 些 。从 以 上 计 算 结 果 可 见 ，对 本 次 讨 论 的 变 宽 曲 线 匝 道 桥 而言，肋 式 断 面 显 然 是 不 合 适 的 ，采用抗扭刚度大的 箱 形 断 面 比 较 合 理 [2]。
文献标识码:A
〇 引言
近 年 来 ，随着交通基础设 施 的 大 量 建 设 ，曲线桥梁成为工程 设计人员经常需要面对和解决的问题。曲线桥梁与直线桥梁相 比 其 受 力 复 杂 得 多 。 曲 线 桥 梁 因 其 特 殊 性 和 复 杂 性 ，在 结 构 设 计 过 程 中 有 一 些 需 要 特 别 加 以 注 意 的 地 方 ，一 些 对 直 线 桥 梁 习 以 为 常 的 做 法 在 曲 线 桥 梁 的 场 合 并 不 能 很 好 的 适 用 。下 面 以 笔 者 在 设 计 工 作 中 遇 到 的 一 联 弯 曲 钢 混 叠 合 梁 为 对 象 ，讨 论 弯 曲 叠 合 梁 的 受 力 特 点 ，以 及 设 计 中 应 注 意 的 一 些 问 题 。
由于该匝道桥与高速的节点靠近“裤 衩 ”区 域 ，桥 面 变 宽 较 大 ，桥梁不便于采用悬浇变截面连续梁结构，经 综 合 考 虑 ，跨高速 公路的上部结构采用单跨53 m 简 支 钢 混 叠 合 梁 （叠合梁平面几 何 要 素 见 图 1)。施工方案为:钢主梁在工厂分段加工，现场安装 时在高速公路两侧及中央分隔带内搭设临时支架为钢梁拼装过 程 提 供 支 撑 ，钢 主 梁 架 设 完 毕 后 利 用 钢 梁 的 承 载 力 立 模 浇 筑 桥 面 叠合层混凝土，桥面混凝土养生到设计强度后，拆 除 临 时 支 架 ，结 构受力转化为简支钢混叠合梁的模式。
1 对某跨度53 m 简支钢混叠合梁的设计讨论
1.1 设计条件简介 某 新 建 高 速 公 路 互 通 ，其 中 一 座 匝 道 桥 上 跨 另 一 条 已 建 成 通
车 的 双 向 四 车 道 高 速 公 路 ，规 划 考 虑 今 后 下 穿 高 速 公 路 拓 宽 至 八 车 道 ，受各种条件限制，该 匝 道 桥 跨高速公路处的跨度须 不 小 于 53 m ,上跨高速公路的范围匝道平面位于及=200 m 圆曲线内（结 构 中 心 位 置 的 拟 合 圆 曲 线 半 径 为 192 m ) ，桥 面 变 宽 13.56 m ~ 16.28 m 。新建匝道桥的施工应尽量减轻对下穿高速公路的交通 影响。 1 . 2 初步设计拟定
R-a1)^箱形断面
1 000 mmx50 mm
m
b )肋式断面 图 2 箱形断面与肋式断面
1 . 3 结构计算分析
设计方案拟定后，我 们 通 过 计 算 ，比较前述两种断面方案的 受力差异。计 算 采 用 M IDAS C IV IL 结 构 分 析 软 件 ，为准确反映桥
梁的受力状态,分 析 模 型 采 用 三 维 空 间 有 限 元 模 型 ，钢梁部分用 板 单 元 模 拟 ，叠 合 层 混 凝 土 用 实 体 单 元 模 拟 ，计 算 模 型 如 图 3 所示。
曲线桥梁宜采用“抗扭”较强的箱形断面。除箱形断面之外，肋式 4 % ) ，桥 梁 两 侧 的 竖 向 挠 度 差 异 也 不 大 （外 侧 挠 度 比 内 侧 的 大
断面也是桥梁结构中应用广泛的断面形式，肋式断面与箱形断面 2 0 % );而肋式断面方案桥梁上、下缘应力在横桥向的分布相差非
相 比 ，在钢梁加工、运 输 、现场拼装等施工环节都更为便利[1]。从 常 大 ,其 中 钢 梁 下 缘 应 力 一 项 曲 线 外 侧 梁 肋 的 比 曲 线 内 侧 高 出 “受力有利”和“施工便利”两个不同的角度，设计初步考虑了箱形 1 7 1 % ，上 缘 的 混 凝 土 压 应 力 曲 线 外 侧 比 曲 线 内 侧 高 出 3 4 2 % ,竖
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第43卷第5 期 20 17 年2 月
S山HANX西I AR建CHITE筑CTURE
Vol. 43 No. 5 Feb. 2017
文章编号：1009-6825 (2017) 05-0196-03
关于曲线钢混叠合梁设计的一些讨论
曾礼 ( 浙江西城工程设计有限公司，浙 江 杭 州 310011)
断面和肋式断面两种不同的截面方案，经 计 算 后 择 优 选 用 。为便
于 比 较 两 种 断 面 方 案 的 受 力 特 点 ，设 计 拟 定 时 两 者 之 间 除 了 钢 梁 底板形式不同外，其余构造均相同。两种断面方案如图2 所 示 。
R-1^ ^ m-1^ 98 m
1 000 mmx50 mm
摘 要 :结合某曲线钢混叠合梁桥工程设计实例，分析了曲梁受力的特殊性，并探讨了箱形断面和肋式断面在曲线简支梁桥中的
受 力 特 点 及 适 用 性 ，总 结 了 曲 线 简 支 梁 设 计 的 注 意 事 项 ，以 供 参 考 。
关键词:弯 曲 桥 梁 ,叠 合 梁 ，箱 形 结 构 ，肋式结构
中图分类号:U442
将两种结构方案的以上各项计算结果主要控制值摘出汇总
见 表 1。
图 1 叠合梁平面几何要素图 关于上部结构断面形式的拟定，从 “受 力 有 利 ”的 角 度 而 言 ，
根据以上计算结果可见，对 本 项 目 的 变 宽 曲 线 匝 道 桥 而 言 ， 箱形结构与肋式 结 构 相 比 具 有 显 著 优 势 ，箱 形 断 面 方 案 桥 梁 上 、 下缘正应力在横桥向的分布基本均匀（曲线内外侧的差异仅3 % ~
a )箱形结构方案
bBiblioteka Baidu)助式结构方案
图 3 结构计算模型
计 算后发现，在 相 同 的 荷 载 下 ，箱 形 结 构 和 肋 式 结 构 的 受 力 差异非常大，以 恒 载 为 例 ，两 种 结 构 的 主 梁 上 、下 缘 应 力 分 布 、腹
板剪应力、挠度等主要计算结果如图4 ~ 图 7 所 示 。