探讨曲线梁桥设计
浅议曲线箱梁的设计和构造措施

浅议曲线箱梁的设计和构造措施随着我国交通事业的不断发展,各式各样的桥造型不断涌现,曲线桥梁就是其中的一种,特别是在立交匝道桥中应用的非常普遍。
匝道桥通常是考虑到交通功能以及地形条件来设计的,因而它比直线桥要复杂不少。
作为设计人员,必须充分了解曲线桥的受力特点后才能综合考虑桥梁的设计。
研究表明,曲线桥通常情况下承受弯矩、剪力、扭转以及翘曲等力的作用,为了安全,主梁通常会采用现浇混凝土连续梁。
1 曲线梁桥的设计计算理论纵观国内外,曲线梁桥的分析理论主要有单纯扭转理论、翘曲扭转理论、夹层板法等。
近些年来,随着计算机技术的不断发展,国内外许多专家学者对曲线梁桥的计算进行了大量研究,很多采用了空间计算来分析曲线桥梁。
曲线梁桥的受力情况主要跟梁的曲率半径、跨径、抗扭刚度以及支承形式等因素有关。
近些年来,国内外的设计人员针对不同的曲线桥梁结构形式,提出了解析法、半解析法和数值法等方法,为曲梁桥梁的设计提供了理论支持。
2 曲线箱梁结构的受力特点我们知道,直桥所受荷载不偏心的话,梁是不会产生扭转的。
但是,在曲线桥中,即使是对称荷载,同样会产生扭转,一般情况下回出现“外梁超载、内梁卸载”现象,尤其是当曲率半径较小,而桥面又比较宽的情况下,这种现象会更加明显。
这样一来,梁的截面设计就显得非常复杂了,造成设计不合理,即断面尺寸和配筋不合理。
此外,曲线桥梁还会出现内、外梁的支点反力相差很大的现象,当有活载属于偏心时,内梁有可能会有负反力的产生。
3 曲线箱梁的结构设计分析3.1 箱梁曲率半径的影响曲线桥梁中主梁的弯曲程度对桥梁的影响是非常大的。
我们知道曲率半径不能等同于弯曲程度,因为曲率半径一定的情况下,梁跨径越大弯曲程度也会越大,因此,要分析主梁的弯曲程度就必须考虑跨长同曲率半径两者的比值,即我们常说的主梁圆心角。
简支曲线梁的挠度影响线公式为:η= R3×(C10+ k×C11)/(E×I)式中,C11是与扭转相关的系数;k为弯扭刚度比。
小半径曲线梁桥设计的探讨

( )预 应 力 钢 筋在 梁 肋 中 的布 置 应 特 别 引起 注 意 。 4 对 于 整个 箱梁 截面 而 言 ,预 应 力钢 筋是 对称 配置 的 。 由 于梁格 划 分后 边肋 几何 形状 的非对 称性 ,此 时按 设计 位
置布 置预 应 力钢 束 ,在 边 肋 中 将 产 生 较 大 的平 面 外 弯
小半径 曲线梁桥设计 的探讨
■ 王 文 洪
( 建省 交通规 划 设计 院 ,福 州 福
30 0 ) 5 0 4
摘
要
本 文 阐述 了小半 径 曲线桥 梁 的受 力特 点 ,曲线 梁格 法划 分的要 求 ,通 过分
析 曲率 大 小、预应 力钢 柬 、下部 支承 方 式及 支承 位置 对 曲线 梁桥 内力 的影响 ,提 出有 关 曲线 梁桥 设计 的有益 结论 ,可供 设 计 同行参 考 。
设 计 中 。对 曲线 梁桥 的计 算 日益增 加 。由于 曲 线桥 需要
网格计 算 ,而直 线桥 多 采用单 梁计 算 ,使得 曲线 桥 设计 难 度远 大 于直 线桥 ,另 外 由于曲线 桥 的 “ 弯一 扭 ”藕合
生较 大 的扭转 ,通 常会 使 外梁超 载 ,内梁 卸 载 。在 宽 桥
( )梁格 的边 、中梁 形心 高度 位置 应尽 量 与 箱梁 整 1 体截 面 的形 心 高度相 一 致 ,纵 、横 向 构件 应与 原 构件 梁
肋 ( 或腹 板 )的中心 线相 重合 ,梁 格划 分 应沿 切 向和 径
向设置 ( 图 1 示 ) 如 所 。
( )每 跨 至 少应 分 成 8 以 上 ,以保 证 有足 够 的 精 2 段 度 ,支 承线 、跨 中及 支点 均 应在梁 段 划分 范 围 ,详见 梁 格 划分 平面 ( ) 图2 。
连续曲线梁桥的设计探讨

主桥平 面位于 R= 2 1 0 0 m 的圆曲线上 , 箱梁纵桥
向采 用 直腹 板 型式 , 桥 梁 平 面线 形 通 过 箱 梁翼 缘 板 长
度 的变化来 拟合。全桥 的过 渡墩和引桥 的墩 台中心
线 采 用径 向布 置 。
1 . 2 上部 结 构
关键词 : 曲线梁桥 ; 设计; 探 讨 中 图分类 号 : U 4 4 8 文献 标 识码 : A
桥梁上部结构采用 三跨预应力 混凝土 变截面连
Di s c u s s i o n o n de s i g n o f c o nt i nu o us c ur v e b e a m b r i dg e
续箱梁 , 箱梁 采用单箱双室直腹板截 面 , 箱梁顶板宽
连 续 曲线 梁 桥 的 设 计 探 讨
杨 剑 , 戴秋 鹤 ( 南 昌市公 路 勘 察 设计 院 , 江西 南昌 3 3 0 0 7 7 )
摘要 : 在 南 昌市 某连 续 曲线梁桥 设 计 的基 础 上 , 对 此 类梁 桥设 计 的 一 些 问题 进 行 了探 讨 , 从 而 总 结
应力混凝 土变截面连续箱 梁 , 主桥右 幅为 ( 4 2 . 4 0 5+
6 0+ 3 3 . 9 7 2 ) m预应 力混凝 土变截面连 续箱梁 ; 左 引
桥为( 4× 2 5+ 2 × 3 0 ) m组合箱梁 ; 右引桥为 ( 3× 2 5+ 3× 2 5 ) m组合 箱梁 , 全桥 共 5联 1 5跨。桥梁下部 结
2 设 计 探 讨
2 . 1 曲线 梁桥 受 力 特点
构主桥桥墩 为矩形截面实体墩 , 钻孑 L 灌注桩基础 ; 引
4 . 8 m, 右 幅主 墩 墩 身 高 4 . 4 5 m。桥 墩 承 台 平 面 为 矩 形, 尺 寸为 5 4 0 c m× 1 5 0 0 c m, 厚度为 2 0 0 c m。桥 墩 基础 为 2 x 4 q b l 2 0 c m 双排 钻 孔 灌注 桩 基础 。
谈曲线梁桥的设计

1 汽车荷载等级 : ) 公路 一 I ; 级
2 桥面宽 :. ) 05m+1 3 0 5m; 0n + .
¥2 P12 X 8 ZI.  ̄G ()D  ̄ 5
G ()D P1 . Z15 2 X]
3 设计 行车速度 :0k / ; ) 2 m h 4 地震动峰值加速度系数为 0 0 。 ) .5 下 面以该大桥 的设计 为例 , 对曲线梁桥在 设计过程 中的桥 位
浇箱梁采 用满堂 支架 和 钢管 柱架 设槽 钢 支架 现浇 , 桥面 铺装 为 设计行车速度 为 2 m h时 , 0 k/ 行车道 宽度为 3i。为 了使桥 梁上 n
5c 1 1 现浇混 凝土调平层和 1 m沥青混凝土 ( 图 1 。 m~ 511 3 1 0c 见 )
部结构设计 时趋于简便 , 加上两侧 人行 道宽 度 , 梁横 断面 宽度 桥
根据 J G 1 020 T 2 -0 6公路路线设 计规 范规定 , 级公路 、 ) 二 三级
梁 。2 0i 径现 浇箱梁 采用单 箱双 室结构 , n跨 悬臂 长 15 1, 高 公路 、 . I梁 T 四级公路 的圆 曲线 半径 不大 于 2 0I 时 , 5 I 应设 置加 宽 。该 T 为 14i; . 桥墩采 用柱式墩 , n 桩基础 ; 桥台采用 柱式 台 , 桩基 础。现 桥位于 10m半径 的曲线上 , 1 应该采用 第 1 加宽 值 0 8m。在 类 .
图 1 某 煤 矿 场 区 大桥
允许在纵 向有位移 ) 。这样的支座设 置可 以使 曲线梁桥 的所有位 移都朝 向一个 固定点 ( 中墩) 见 图 2 。 ( )
该桥平 面位 于直 线和圆 曲线 ( 径 : 1 左偏 ) 墩 台径 半 10m, 内, 向布置 。考 虑到桥梁位 于较小 曲线 半径上 , 台支 座均采用 双支 墩 座, 支座 间距 6 5I。本桥采用的技术标准如下 : . I T
曲线梁桥支承方式的探讨

墩 的情况 。连续 曲线桥的扭转跨径不只是与梁本身跨径有关, 与支承形式也 密切 相关 。结 构 分析 时一 般 将两 抗扭 支 座之 间 的梁 长 作为 扭 转跨 径 , 而扭 转 跨 径 直接 影 响桥 梁 的扭 转分 析 , 因此 , 对 扭矩 较 大 的桥 梁 , 除在 两端 桥 台处 设 置抗扭支座外 , 还宜布置少量( 通常一个) 抗扭性能好 的桥墩并设立抗扭交座 ,
以减 小扭 转跨 径 。
3 、 平 面变 形
曲线梁桥在温度变化、 混凝土收缩徐变 、 以及预应力作用下会产生平面 变形, 这种变形不单是沿桥轴线位移 , 还包括沿径向的位移 。 由温度变化和混 凝 土收 缩徐 变所 引 起 的变 形位 移属 于 弧段 膨胀 或缩 短 性 质 的位 移 , 涉及 到 弧
进行 内力 分 析 时 , 应考 虑 桥
墩和 支 座 的联合 作 用 , 根据
不 同的桥 墩 、 支座 与梁 的联
结方 式 , 来 确 定支 承 约束 系
数。
抗 扭 支 承
平 面 曲 率 半 径 很 大 的 约束还必须满足曲线梁桥的平面变形 , 由于温度变化、 混凝土收缩徐变、 预应 扭 力作用等, 都会使曲线梁桥发生平面变形 , 所 以曲线梁桥的支承约束不仅仅 预应 力连 续 曲线 箱梁 桥 , 抗 毒 抗 扭 支 承 结 构设 指竖向支承 , 抗扭约束 , 还包括平面约束 , 是一个空间作用体。支承设计时还 转 的影 响 相对 较 小 , 图2 支承 约 束 计完全 可参 照相 同条件 的 应注意支座的细节设计 , 避免出现梁体外移、 旋转倾覆等事故。 曲线梁桥 的支 故支 承 布 置也 与 直线 梁 相 同 , 即在 每 个 桥 墩上 布 置 能 承受 外 扭 承方式应根据曲率半径的大小 , 上、 下部结构的总体布置型式而定。 根据支座 直 线 梁进 行 , 也 可 以相 隔几 个 支 座 交叉 布置 抗 扭支 座 , 特 别 是有 独 柱 布置的情况以决定全桥的力学计算图式 , 这将会直接地影响到全桥的内力分 矩 作 用 的抗 扭 支座 , 布 。因此 曲 线梁 桥 的支 承 布置 是否 合理 是 一个 十分 重 要 的 问题 。
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。
曲线梁桥支座设计方法探讨

3 1 两 端设 置 抗 扭 支 承 。 间设 单 支 点 铰 支承 . 中 如
示。 在工程条件允许情况 下 , 这种支座布置方式最 为普遍 。它可以减少 曲线梁 的扭转跨径 ,降低扭 矩, 改善 曲线 桥 内外 侧 支 座反 力 的分 布 。 常 固定 通 支 座 一般 布置 在 中间 桥 墩 顶 的 内弧 侧 ,限 制 纵 横 向位 移 ; 向支 座 置 于 外 弧侧 , 许 梁 体 向 内弧 收 定 允 缩位移 。 对于采用双支座 的全联抗扭 布置方式 , 同 样 采用如 图 4所示的曲线梁结构模型 。 计算时 , 在 所 有 荷 载 工 况 都 不 变 的 前提 下 ,支 座布 置 分 2种 工况 。工 况 1 支 座 对 称 布 置在 梁 底 , 座 间距 为 : 支 3m; 况 2: 部 外 侧 支 座 在 梁 底 向 外 弧 偏 移 工 端 5m , 其余 为 3m 其计算结果见表 2 。 所列 。 从表 2 可 以看 出 , 于小 跨 径 曲线 梁 桥 , 全 联 布置 双 支 对 在 座情况下 , 支座 反 力 均 表 现 为外 侧 力 大 于 内侧 力 ,
0 前 言
随着 城 市 交 通 的发 展 ,由 于 线 形 限制 和 城
市 交 通 功 能 的需 要 ,小 半 径 曲线 梁 桥 在 道 路 立 交 工 程 中得 到 普 遍 应 用 。 曲线 梁 桥 受 力 复杂 , 计 因 设
2 工 程 简 介
本 文 以某 匝 道 桥 为 例 , 该 匝 道 桥 支 座 反 力 对 进 行 分 析 。该 匝道 桥 为等 截 面 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 桥 , 径 布 置 为 2 2 + 6 m , 径 为 跨 6 m+ 6 m 2 半 5 3m。单 箱 单 室 截 面 , 车 道 , 中跨 中 断 面与 支 双 其 座 断 面形 式 有 所 不 同, 别 见 图 1 图 2所 示 。箱 分 、 梁 顶 板 宽度 为 9m, 底 宽 为 4m, 高 18m, 梁 梁 . 跨 中腹 板 厚 0 4 支 点 腹 板 厚 08m, 用 斜 腹 板 . 5m, . 采
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
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探讨曲线梁桥设计
[摘要]:本文着重论述了连续桥设计中的几个技术问题,如:中横梁刚度对荷载分配的影响、支座偏心距对扭矩分配的影响、剪力滞后对翼缘板有效宽度影响等,并结合工程实践提出了解决问题的相应办法。
关键词:曲线梁桥;支座偏心距;有效宽度
[abstract] : this paper focuses on the continuous bridge design of several technical problems, such as: the bar to the influence of the distribution stiffness load eccentricity, problems of torque distribution, effects of shear lag of flange plate effective width influence to wait, and combined with engineering practice, this paper proposes the corresponding measures to solve the problems.
keywords: curve beam bridge; bearing eccentricity; effective width
中图分类号: u448 文献标识码: a 文章编号:
1前言
曲线梁桥是现代交通工程中一种重要桥型。
在公路及城市道路的立体交叉工程中,曲线梁桥是实现各方面交通联结的必要手段。
早期修建的曲线梁桥,由于受设计方法和施工工艺的限制,多建成钢筋混凝土简支梁,其上部结构略显笨重,且易开裂,给后期养护带来较大困难。
随着道路交通的迅猛发展,以及人们对审美观念的
提高,目前随着预应力混凝土图技术的成熟和广泛应用,目前修建的曲线桥不仅仅只限于满足交通功能的需求,还要求满足人们的审美要求。
因而,多跨轻巧的连续曲线梁桥在现阶段互通立交匝道的设计中被普遍采用。
2具体设计
2.1桥型总体布置
根据匝道线型的曲率,跨径布置在20—25m之间较为合适。
整体布局采用整体现浇箱梁配独柱结构。
在桥两端设置二点支承,中间墩为单点支承,整个结构轻盈,协调性较好。
2.2横断面拟定
从对同等跨径的曲线梁桥和直线桥的力学分析中得知,在相当荷载作用下,曲线梁桥的总弯矩和总剪力比直线梁桥的总弯矩和总剪力略大,但其扭矩值则相差较多。
曲率越小,扭矩值相差越大。
也就是说,曲线梁桥的抗弯刚度要求与直线桥一样,而抗扭刚度要求则比直线桥要大。
因而,当曲线梁桥的横断面采用具有较大抗扭刚度的闭合截面(如矮箱)时,其截面尺寸可以参考同等跨径的直线桥横断面数据。
2.3力学分析方法
曲线梁桥受力计算比直线桥复杂,传统手工计算难以完成,一般借助于力学分析研究,在计算机上完成。
目前,曲线梁桥的分析方法较多,较为实用的是梁格方法。
其要点是,根据结构的形式和性能,将上部结构离散为纵横交错的网络,把分散在板的第一区段
内的弯曲和抗扭刚度假定集中于最邻近的等效的梁格内,即梁的纵向刚度集中于纵向梁内,横向刚度集中于横向梁内,尽量使模型与实际受力状态吻合。
网络划分的一般原则是纵向网络最大间距不得超过1/4有效跨径,横向网络间距在1/4—1/6有效跨径之间,对于梁宽较窄的桥梁,先划分较稀的网络,然后在点支承附近布置较密的网络。
2.4中横梁刚度大小对荷载分配影响
曲线梁桥的中横梁,不仅起着联系主梁和加强横向刚度的作用,而且是抵抗扭转保持全桥.稳定的重要构件。
由于受曲率的影响,在弯曲的同时还将产生扭转,总挠度是由弯曲和扭转两部分产生的挠度迭加而成,所以横梁的抗弯和抗扭刚度就要设计得大一些。
中横梁的刚度大小对各肋支点处负弯距影响的较为显著,荷载分配较敏感,而对各肋跨中正弯矩影响则相对较小。
具有较大的中横梁刚度对各板肋间支点负弯矩处的荷载分配就相对均匀,但当横粱刚度达到一定的界限后,它对荷载分配的影响就很小了。
对中小跨径的连续梁,经验值中横梁的刚度取用桥梁横断面刚度的0.35—0.4之间。
2.5设置支座预偏心距,改善曲线梁桥的扭矩值分配
对于曲线较小的曲线梁桥,过大的梁端扭矩将给上部结构设计增加难度。
而增加大量的抗扭钢筋设计,则导致投资费用加大。
对于桥梁两端设置具有较强抗扭约束支座,而中间各墩设置点支承支座的曲线梁,可以通过将各中间墩支座(往曲线外侧方向)预设一定
距离的偏心距,从而达到扭矩分配均匀,降低梁端扭矩的目的。
调整偏心距的步骤如下:
①假定中间支座在没有偏心中距的情况下,对结构受力进行初步分析,绘出扭矩包络图,依据扭矩包络图找出每一梁跨内最大扭矩和最小扭矩的数值及断面位置。
②在每个点支承支座上,依次设置一个单位偏心距,然后作结构受力分析,从中找出最佳的偏心距组合。
2.6剪力滞后对翼缘板有效宽度影响。
对于空心板上部结构,在轴向压力和偏心荷载作用下,翼缘板部分将产生扭转变形程度,扭转变形按照翼缘板在平面内的形状以及沿板边缘剪力流的分布确定。
对于较窄翼缘板,扭转变形不大,而宽翼缘板的扭转变形较严重。
因为由边缘剪力流引起的压缩在离开受载区域边缘不远处就消失了,所以宽翼缘板的较大部分宽度是无效的。
翼缘板有效分布宽度对支点断面的应力影响较大,对跨中断面的应力影响较小。
一般情况下,对于轻巧型的空心板断面,翼缘板的有效宽度取0.3—0.4h(梁高),结构验算将偏于安全。
参考文献
[1]《桥梁工程»铁道部大桥局》中国铁道出版社
[21《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》
jtj023-85人民交通出版社
注:文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。