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。
- 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。