浅谈斜弯桥几何设计
浅析斜弯桥的布梁设计
浅析斜弯桥的布梁设计位于曲线中的预制斜弯梁桥，可以通过合理的布梁设计，来满足公路平面线形及结构受力要求，从而加快施工进度，降低施工难度。
标签：布梁设计预制斜弯梁桥1 概述伴随交通事业的快速发展，标准化程度高、施工进度快的预制结构在桥梁工程中广泛应用。
为适应地形、地物及其它要求，公路的平面线形以曲线为主，位于曲线中的预制梁桥，需要通过合理的布梁设计来满足线形要求，降低施工难度。
2 布梁设计中几个基本参数的推导2.1 圆曲线矢高E值推导基于预制梁的特性，梁板预制施工过程中很少出现按曲线放样主梁的情况，而是采用弯桥直做施工，曲线线形通过调整内外边梁悬臂长度实现，矢高E值是表征该调整幅度的重要参数，它决定布梁方案的选择，如图一所示。
由几何关系可得：θ1=θ/4 （1）E=（L′/2）*tanθ1 （2）因θ很小，故L′≈L tanθ1≈θ1∴E=（L/2）*（θ/4）=L2/（8*R）（3）2.2 曲线桥内外弧长差ΔL的推导有些情况下，预制斜弯梁桥还需要通过调整梁长实现曲线线形，曲线内外弧长差ΔL是表征梁长变化范围的参数，如图二所示。
θ=L/R （4）L1=（R+B/2）*θ （5）L2=（R-B/2）*θ （6）ΔL= L1-L2=（B*L）/R （7）3 布梁方案设计3.1 平行布梁当曲线半径较大，桥跨总长不是很长的情况下可以考虑平行布梁方式。
布梁过程如下：以桥跨起终的连线作为布梁基线，均分布梁基线，将其法线旋转至设计角度得到墩台轴线，按梁板的宽度偏置布梁基线与墩台轴线相交得到各片主梁的梁位。
如图三所示。
为实现曲线线形需要调整内外边梁的悬臂长度，调整的范围取决于上述的矢高E，E值不能太大，对于空心板结构E值可以设置为小于10厘米，对于小箱梁或T梁E值可以设置为小于25厘米，还可以根据实际的情况将E设置为其它值。
以26米宽路基的高速公路為例，（表一）列出了不同的跨径组合在不同曲线半径下的调整范围。
根据预先设置的E值可以大致推算出平行布梁的适用范围。
迈达斯斜桥与弯桥分析
斜桥与弯桥分析北京迈达斯技术有限公司2007年8月目录1. 斜桥 (1)1.1 概述 (1)1.2 斜交桥梁的受力特点 (1)1.3 建模方法 (2)2. 弯桥 (3)2.1 概述 (3)2.2 弯桥的受力特点 (3)2.3 建模方法 (4)2.4 弯桥建模例题 (5)1. 斜桥1.1 概述桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。
斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。
平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结构桥型的应用。
1.2 斜交桥梁的受力特点a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘起；（图1.2.1）b) 出现很大的扭矩；（图1.2.2）c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。
（图1.2.3 ~ 图1.2.4）图1.2.1 斜交空心板桥支点反力图1.2.2 斜交空心板桥扭矩图图1.2.3 正、斜交板桥自重弯矩图（板单元）图1.2.4 正、斜交空心板桥自重弯矩图（梁格单元）这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大。
一般来说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略。
如果斜交角度超过20度就必须考虑上述效应的影响。
设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。
1.3 建模方法对斜交桥梁多用梁格法建立模型。
可用斜交梁格或正交梁格来建模。
对于斜交角度小于20度时，使用斜交梁格是非常方便的。
但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。
图1.3.1 斜交梁格与正交梁格2. 弯桥2.1 概述目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。
尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。
目前出现了很多小半径的曲线梁桥，特别是匝道桥梁更是如此。
此类桥梁具有斜、弯、坡、异形等特点，给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难。
2.2 弯桥的受力特点a) 弯桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩，并且互相影响，使梁截面处于弯扭共同作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多（图2.2.1）；图2.2.1 弯桥弯矩与扭矩b) 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩（图2.2.2）；图2.2.2 横向弯矩c) 由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。
通过实例分析斜弯T梁桥设计
通过实例分析斜弯T 梁桥设计吴日辉（福建省林业勘察设计院，福建福州350003）【摘要】为实现在新形势下城镇经济的快速发展，城区空间格局的调整、城区面积的不断扩大，都需要道路系统的支撑。
为避免过境交通流从城区经过、与城区交通流交织共行从而造成拥堵的现象，需要在城区外围修建一条环城快速公路。
快速路穿越河流、普通公路需要常规桥梁或互通桥梁。
受到地形线形、河流防洪通航限制，往往需要设置斜弯桥。
本文结合国道528顺昌县焕仔坑至五里亭公路工程中五里亭大桥施工图设计及施工变更中遇到的设计问题实例进行讨论，对斜弯T 梁桥设计进行归纳总结。
【关键词】斜弯T 梁；主梁形状；墩台轴线；受力复杂【中图分类号】U441.3【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2019）09-0288-021工程概况五里亭大桥位于国道528顺昌县焕仔坑至五里亭公路工程终点处,起点位于顺昌职业中学西侧,从自来水厂和广生食品公司中间,横跨金溪,终点接接现状S204线。
桥梁起点桩号为K2+816,终点桩号为K3+103,桥梁总长为287m 。
全桥共4联:2×(3×25)+(2×40)+(2×25)m 上部结构第一、二联采用预应力混凝土(后张)简支(桥面连续)T 梁;第三、四联采用预应力混凝土(后张)简支变连续(结构连续)T 梁。
本桥第一联、第二联平面均位于平曲线:R=170m ,Ls=105m 上;纵断面位于纵坡i=2.6%的下坡路段,直线段桥面宽度18.5m 。
桥墩除6、7、8#墩采用桩基接承台,其余均采用柱式墩,桥台采用肋式台,钻孔灌注桩基础。
第7、8孔为通航孔,满足内河Ⅵ级双孔单向通航。
2设计重点难点(1)五里亭大桥横跨金溪,按福建省港航勘察设计研究院编制《五里亭大桥航道通航条件影响评估报告》金溪属于Ⅵ级航道,所建桥梁需要满足内河Ⅵ级最小双孔单向或单孔双向通航净宽分别为33.0m 和59.64m 。
城市弯坡斜桥梁设计与问题精品PPT课件
在3米，分段开挖保证在15-20米 2、基坑必须先支撑后开挖，并把握好支撑的细节，基坑的变形要求在受
控的状态； 3、注意在雨天环境下基坑的及时排水，做到少扰动或不扰动基础土体。 4、利用结构混凝土底板尽快形成封闭环，保证基底的支撑刚度。 5、对于地基差、易液化土体，首先应进行地基加固后方可进行开挖施工。
W LF h R (R h ) Q N F h h R (R h ) Q M F h zR (R h ) Q L F R F z ( z h h z )R ( R h )
• 曲线桥梁设计中常见的预应力配置方法 1) 确定外荷载引起的弯矩、扭矩和剪力； 2) 按照抵抗弯矩的要求计算所需预应力钢筋的数量和线形； 3) 移动抗弯预应力钢筋，尽量抵消外扭矩； 4) 计算剩余扭矩和剩余剪力，必要时配置专门的抗扭和抗剪预 应力筋或普通钢筋； 5) 全桥预应力效应校核。
1）圆心角fo 跨长一定，主梁圆心角的大小就代
表了的曲率，圆心角越大，曲率半径就 越小； 2） 桥梁宽度与曲率半径之比
宽桥的活载扭矩大，从而弯矩也大，宽 桥的恒载也产生扭矩荷载 3）弯扭刚度比
增大抗扭惯矩可以大大减小扭转变形 4） 扇性惯矩
薄壁结构的自由扭转、约束扭转、畸变
三、曲线桥梁的支承布置形式
结构或构件强度破坏 弯、剪、扭——构件强度破坏 形成塑性铰 特征：塑性变形
结构体系倾覆、稳定破坏
结构作为刚体失去平衡
体系倾覆
结构转变为机动体系
失稳破坏
特征：先兆不明显、突然破坏
易关注 易忽视
计算模型： 1、在软土地基中的围护结构，墙顶 的支承刚度如何选取？墙顶部的
支承刚度并不是越强越好。支承刚度的匹配、支承位置是保证整体 稳定、极限平衡的关键。 2、计算图示的确定，特别是被动土压力的计算模式，应根据地基土质， 地下水的补给状况，周边可能的地面超载状况，安全合理的确定。
浅谈斜弯坡桥设计
第28卷,第2期2 0 0 3 年6月中南公路工程Central South Highway EngineeringV ol . 28 ,No . 2Jun . , 2 0 0 3浅谈斜弯坡桥设计周旭(湖南省交通规划勘察设计院, 湖南长沙410011)[ 摘要]论述了斜弯坡桥的设计,提出斜桥斜做、斜桥正做、弯桥直做、弯桥折做、弯桥弯做先进设计办法与措施。
[ 关键词] 斜坡; 桥梁; 设计[ 中图分类号] U442. 5 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1002 - 1205 (2003) 01 - 0106 - 01Discussion on Design of Bridges on Curved SlopeZHOU Xu( Institute of Hunan Transportati on Planning and Survey , Changsha , Hunan 410011 , P. R. China)[ K ey words ] Sl ope ; Bridge ; Design自80 年代开始特别是90 年代以来随着高速公路及其它高等级公路的迅猛发展,要求公路设计特别注意线形美观,因而出现很多斜弯坡桥。
斜弯坡桥其设计基本原理与普通桥梁并无多大差别,但由于其形状的特殊性使许多设计者感到非常棘手,本文将着重讨论该方面的设计,供同行商榷。
1 “斜”桥的设计所谓“斜”即路线走向与被交叉物(河流、道路)不是垂直交叉,处理斜桥通常有下述三种做法。
a . 斜桥斜做,即桥梁的墩台布置平行于被交叉物。
b. 斜桥正做,即桥梁的墩台布置垂直于路线走向,但不平行被交叉物,与被交叉物存在一个交角。
c. 改移河流或道路。
除上述处理办法以外,高速公路上下行桥梁还有一种做法为斜桥正做,错位布置:即桥梁墩台采用独柱式,通过调整上部构造的跨径使上下行墩台与被交叉物平行亦与路线正交。
2 “弯”桥的设计所谓“弯”即桥梁所在位置位于路线的平面曲线上。
斜弯桥设计分析简介
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其中：
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内力影响线
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14
从影响线可以看出：
• 考虑支承斜向后，实际上即使是简支梁也是超 静定结构，竖向荷载除了产生弯矩剪力外，还 产生扭矩
• 随斜角的增大，纵向弯矩减小、而扭矩增大
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天目路立交
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南浦大桥东引桥
2006年5月
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概述
二、避免斜弯桥的做法
以直代曲 双幅错开代斜
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概述
三、计算方法
1、解析法 概念清晰 不能解决复杂问题 2、数值法 计算功能强 数据复杂，需要人工判断
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第一节 斜桥的受力特点和构造
• 斜桥主要用于小跨度桥梁
– 斜交格横向连接刚度较弱，但施工简便 – 正交格横向连接刚度高，但横梁位置在每片梁不同，
模板复杂
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三、斜梁桥的受力特点
1. 整体浇筑斜梁桥虽然为格子形的离散结构， 在梁距不很大、且设一定数量横梁的情况下， 仍然具有与斜板类似的受力特点
– 斜梁桥的纵梁弯矩减小，而横梁的弯矩则增大； 弯矩的减少，边梁比中梁明显，在均布荷载作用 下比在集中荷载作用下明显；
– 随可视化技术发展，直接用有限元法计算越 来越容易。
• 在扭矩荷载作用下，采用中间点铰支承，各项 内力均比全抗扭支承大得多。
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四、斜板桥的钢筋布置及构造特点
浅谈斜弯坡桥的处理方法_pdf
关于斜弯桥的布设等问题的探讨
关于斜弯桥的布设等问题的探讨作者：李碧芳来源：《城市建设理论研究》2012年第30期摘要：根据多年从事公路桥梁设计工作的经验, 总结了斜弯桥的布设方法, 本文主要对在斜弯梁桥的设计中应考虑和注意的一些问题进行了探讨分析。
通过实例的设计应用选择合适的桥型布置, 从而使斜交桥设计合理、施工方便、经济美观。
关键词：斜弯桥；布设；要点设计；Abstract: Based on the experience of many years engaged in the design of roads and bridges, and summarize the method of the oblique curved bridge laid paper mainly discussed some issues should be considered in the design of the the oblique curved beam bridge and attention analysis.Select the appropriate bridge design applications through the instance type arrangement, so reasonable skew bridge design,construction convenient, economic and beautiful.Keywords: oblique and curved bridge; laid; Important design;中图分类号；U674.34文献标识码：A 文章编号：引言斜弯梁桥在实际应用中，不仅能够很好的适应地形和环境的限制，而且由于其结构线条平顺、流畅、明快，给人们生活也增添了很多美的享受。
随着高速公路及其它高等级公路的迅猛发展，因而出现很多斜弯坡桥，要求公路设计特别注意线形美观。
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浅谈斜弯桥几何设计
摘要：随着我国公路等级的不断提高，对路线平纵面线型的要求也越来越高。
受路线走向控制，不少桥梁多为斜交，甚至处在平曲线上，给设计带来不少麻烦。
一座桥梁的设计不应仅仅考虑本身的结构设计，还应该考虑与路线的配合，即几何设计。
斜弯桥梁的几何设计思路是影响设计、施工的重要因素，文中提出了桥梁受公路线形制约时的几何布置形式，公路斜弯桥几何设计的特点、类型、方法和影响因素。
在不增加设计难度的情况下，通过桥梁的几何布置达到改善公路线形的目的。
本文结合省道S304线宁德至古田高坑公路大桥至高坑段桥梁设计的实例加以说明
关键词：斜弯桥；几何设计；特点；类型；
1、斜弯桥几何设计的特点与类型
1.1 特点
斜弯桥顾名思义是指全桥或部分位于圆曲线或缓和曲线内的斜交立交桥。
斜弯桥几何设计，是指受公路几何形状制约的上部结构与下部结构的各类几何要素的设计。
斜弯桥几何设计是一个系统工程，具有复杂性和灵活性的特点。
复杂性主要体现在它涉及的范围较广，影响因素较多，需要考虑的问题较多，从桥址的自然地理特征到桥跨结构、公路线形等均影响斜弯桥的几何布置，是一个多因素互相制约的复杂体系。
灵活性是指斜弯桥的几何布置的形式可以不拘一格，采用多种方法。
1.2 斜弯桥几何设计的类型
斜弯桥的结构形式多种多样，但是每种桥型均有其适用范围。
根据主梁形状一般分为如下两种形式：：①直梁式。
它的主梁一般包括桥缘内的上部构造，人行道与栏杆(或防撞墙)按桥内设计线形进行设计。
采用此种设计方法一般要使桥梁在横向适当加宽，以满足曲线桥宽的要求。
②曲梁式。
曲梁设计就是把主梁外缘按桥内线形设计为曲线形状。
这种形式的桥梁达到了桥型与线形的和谐一致，符合桥梁设计的美学观点。
按墩台轴线的平面关系分为如下两种形式：：①平行墩桥形式，是指墩台轴线在平面上相互平行。
这种形式的特点是同一孔桥的各片梁几何形状完全一致，但相邻孔跨的各片梁斜交角度不同，桥面通过现浇钢筋混凝土防撞护栏（人行道）形成平曲线。
②辐射墩桥形式，是指墩(孔)轴线交于圆心(径向设计)或相对于径向旋转一固定角度。
其特点是，同一孔桥中曲线内外侧各片梁的孔径不等，呈辐射状，相邻孔跨桥的斜交角度相同，桥面通过现浇钢筋混凝土防撞护栏（人行道）形成平曲线。
斜弯桥几何设计是一个系统工程，具有复杂性和灵活性的特点。
复杂性主要体现在它涉及的范围较广，影响因素较多，需要考虑的问题较多，从桥址的自然地理特征到桥跨结构类型、公路线形、施工技术以及经济上的可行性与合理性等因素均影响斜弯桥的几何布置。
灵活性是指斜弯桥为了满足安全和使用上的要求，几何布置形式可以不拘一格，采用多种方法。
从以上分析不难看出，斜弯桥的设计主要体现在主梁形状与墩台轴线两者的各种不同组合上。
问题的关键是如何快捷地实现斜弯桥最为合理的几何布置，设计合适的结构形式，使桥梁保持有利的工作状态。
2、工程实例
2.1 工程概况
本工程为省道S304线宁德至古田高坑公路大桥至高坑段公路一座新建桥梁,如图所示
由于受地形限制，为了保持线形的连续性，需在一河道上设置一平曲线，在河道上拟建一座4x16m的中桥,该桥位于半径R=279.87 m，缓和曲线长LS=60m及半径R=133.83m,缓和曲线长LS=60m的平曲线内。
2.2 设计过程
按照桥梁设计的基本程序，斜弯桥设计时应遵循“先布跨、再选梁、后下部、最后到细部”的原则设计。
(1)确定桥跨的组合及梁形。
通过了解桥址处自然地理特征、河床断面形式、水文地质情况，考虑到桥梁的上部结构空心板外形规则，设计简单，施工方便，有利于降低工程造价，所以拟修建4跨16m预应力混凝土空心板桥。
该桥为两交点的缓和曲线上，根据河道水流情况设计成30°的斜板桥。
为满足行车的安全性及舒适性的要求，在桥梁横断面上设计成桥面外侧超高，向内侧倾斜的横坡，超高的横向坡度按设计车速、半径大小、桥面种类等情况确定为5.5％向0.6%过渡。
超高的横坡可在墩顶设置，也可在粱底设置垫块，或在桥面铺装层上进行调整。
在该项目设计中通过调整两墩柱的高度形成横坡。
由于桥梁上设置，超高的单向横坡度，故桥面排水孔道的布没也应作相应的调整。
桥上的人行道、路缘石和栏杆稍加调整，设置成在平面上呈曲线形。
施工时预制板长相等，板垂直断面一致。
侧模相同，板斜度不同，可通过调整板端模即可完成。
(2)下部墩台的设计。
从桥梁受力及美学考虑，下部墩台采用径向设计比较合理。
若采用辐射(径向)布设，预制梁长各不相等，虽然下部墩台帽长度相等，但上下部总体考虑，特别当孔数较多时，从设计、施工角度来看，辐射(径向)布设要比平行布设复杂得多。
而与简支梁连接的墩台采用平行墩台设计方法，避免了同-孔桥内各片梁跨度不一而带来的设计及施工上的复杂性，下部结构因墩台与路线交角各不相同，应适当调整墩台帽长度，在曲线半径较大时采用台帽长度较大者。
所以，该简支空心板桥采用墩台平行布设。
(3)细部构造的设计。
简支斜弯桥和连续斜弯桥与正桥相比常常出现梁体旋转、支座横向偏移、桥头搭板位移、主梁易出现裂缝等病害，分析其产生的原因，主要是这两种桥型下部结构对上部结构几乎没有横向约束，而桥梁在建成运营期间，常常受到温度变化、混凝土收缩、徐变、汽车制动力等横向力作用，而这些微小的横向力均可使梁体产生平面旋转等病害。
在该项目的设计中，为避免上述病害，在细部进行了以下几方面设计：在铰接斜板的支承处，在其中心位置预留锚栓孔，待安装完毕后，利用锚栓固定，这样可以防止板的锐角端起翘和导致平面上的旋转位移；在支座与所支承的结构之间设置必要的横向限位设施，以便梁体的横向移动控制在容许限度以内；为避免产生过大的剪切变形，施工时要求在气温相当于全年平均气温的时候进行；在伸缩缝的选择上，选择伸缩量适当大的型号，并且建议桥梁的养护部门应及时保持伸缩缝的清洁，
避免伸缩缝被杂物填塞而影响梁体伸缩。
3、斜弯桥的几何设计方法及影响因素
斜弯桥结构形式的选择应根据地形、地势、平曲线半径及使用功能等要求确定，桥梁的平面布置应服从整体线形布置的要求，综合考虑路线、桥梁之间的协调配合，不同的布置方式将会得到不同的斜弯桥方案类型。
所以，斜弯桥的几何设计应依据路线的平面布局、桥梁的使用要求及结构总体受力特征综合考虑材料、技术、施工以及经济上的可行性与合理性等因素，以设计简单、施工便利、有效降低工程造价为原则精心没计。
影响因素主要有以下几个方面：
(1)应充分考虑到斜弯桥几何设计的影响因素。
如桥址处自然地理特征因素一方面制约桥跨的设计，另一方面也影响墩台形式的选择和布置方向。
一般简支梁适用于中小跨度，而中大跨度则需选用其他形式，如连续梁等。
墩台的布置形式要特别注意墩台与梁的斜交角度不要过大，以免影响梁的受力合理性。
公路线形的制约等因素很大程度上影响到梁形的选择。
公路曲线半径较大，当加宽值不大时，一般首先考虑采用直梁弯桥形式；而曲线半径较小时，首选曲梁弯桥。
直梁弯桥一般可采用空心板，T形梁、小箱形梁等截面形式。
曲梁弯桥可采用工字形组合梁、无梁板桥、连续梁桥等。
而这些梁形的特点及适用条件又不尽相同，需因地制宜地合理选用。
其他方面的要求、施工方法的影响等也应充分地考虑。
(2)应充分理解斜弯桥的受力特征。
斜弯桥在荷载的作用下，由于曲率的影响而产生扭转和翘曲变形，承受着弯、剪、扭的共同作用，所以斜弯桥在布设时应注意这种弯扭的互相耦合作用，必要时在构造上采取相应的措施给以保证。
(3)应高度重视斜弯桥的标高、中线的控制。
在斜弯桥的设计和施工中，对于桥梁标高的精确控制是比较复杂的，因为在平面上有平曲线、在纵断面上有纵坡度和竖曲线、在横断面上有桥面超高和单向坡度，同时还有加宽和变宽的情况。
因此，在斜弯桥的设汁和施工中，对桥面标高、中线控制必须十分细致和谨慎，应反复核对检查，严格要求。
4、结语
斜弯桥梁的设计，应根据桥梁所处位置的路线线形、斜交角度、河流情况及工程总体设计要求等诸方面综合考虑，做深入、细致的研究，通过方案比较，选择合适的桥型布置，使斜弯桥设计合理，符合规范要求，施工方便，耐久适用，经济美观。
斜弯桥设计时遵循“先布跨、再选梁、后下部、最后到细部”的原则可使设计思路清晰，取得令人满意的效果。
参考文献：
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[4]龚莉.中小跨径斜弯桥梁的几何设计探讨[J].森林工程，2006,22(3):32-34。