曲线梁桥支座设计方法探讨

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
３００）５０４
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。

预应力混凝土曲线梁桥设计问题探讨

预应力混凝土曲线梁桥设计问题探讨预应力混凝土曲线梁桥作为现代交通运输体系的重要构成部分，起到在有限空间实现道路转向功能的作用，是一种常见的桥梁结构形式。

但预应力混凝土曲线桥梁，却时常出现各类设计问题，如桥跨结构向外翻转、固结墩产生环向裂缝等，存在严重的安全隐患。

因此，本文对预应力混凝土曲线梁桥常见设计问题进行归纳分析，并阐述设计要点，仅供参考。

标签：预应力混凝土;曲线梁桥;设计问题1、预应力混凝土曲线桥梁概述1.1曲线桥梁发展由于各地区地理环境存在明显差异，为适应不同类型的地质地貌、满足道路桥梁使用要求，往往选择采取预应力混凝土曲线梁桥作为城市立交桥，解除空间因素对市政道路转向等使用功能的限制，以缓解城市交通压力。

但是，随着公路等级的提高，对预应力混凝土曲线梁桥结构质量提出了更高的要求，传统桥梁设计体系下存在诸多问题有待解决，这也是我国公路桥梁事业当前的主要研究课题。

1.2结构受力特点与直线桥等桥梁类型相比，预应力混凝土曲线桥梁具有以下结构受力特点：在曲线桥梁截面部位出现竖向弯曲现象时，将同时出现扭转现象，最终使得梁体产生挠曲变形现象;预应力混凝土曲线桥梁支点反力具有内侧小、外侧大的特征。

在满足特定条件前提下，有可能产生内侧负反力现象;在持续受到对称荷载作用力影响时，桥梁将产生扭转现象;受到预应力效应的影响干扰，将对预应力混凝土曲线桥梁的支反力分配情况造成影响，设计人员应重点考虑这一问题。

2、预应力混凝土曲线桥梁常见设计问题及要点2.1基本尺寸拟定现阶段，在预应力混凝土曲线桥梁结构尺寸设计环节，由于相关设计规范不完善，设计人员往往选择对直线梁桥设计规范进行参考。

同时，受到人为主观因素影响，偶尔出现设计人员完全遵循“弯桥直做”理念的问题，导致所拟定曲线桥梁的基本尺寸不合理，与工程建设要求不符。

因此，需要结合工程实际情况，积极借鉴同类工程设计方案，合理拟定曲线桥梁的结构基本尺寸，具体要点包括：在设定桥梁顶板与底板厚度时，为满足后续钢束布置要求，可选择将跨中底板厚度设定在20cm左右、将顶板厚度设定在25cm左右，确保桥梁墩身顶/底板厚度比超过跨中;应在腹板、顶/底板间隔区域中安装梗腋，将底板区域梗腋比例控制在1：1，将顶板区域的梗腋比例控制在3：1。

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。

小半径钢筋混凝土曲线梁桥设计浅析

曲线梁桥设计中遇到的一些实际问题进行分析与论述。
３钢筋混凝土曲线梁桥设计中的几个问题及解决方法
下文对钢筋混凝土曲线梁桥设计过程中的支座偏心调整、支承形式选择、座脱空、向位移、台计算支横墩模型等一些实际问题进行论述，并浅谈个人在设计中的
应用己非常普遍。尤其在立交的匝道设计中应用最广。
由于受地形、地物和占地面积的影响，匝道的设计往往受到多种因素限制。这就决定了匝道桥具有以下特点：
综合以上曲线梁桥受力特点，故在曲线梁桥结构设２１年第４０１期
小半径钢筋混凝土曲线梁桥设计浅析
方水平许友梅（西省交通设计院第一设计所）江
摘要：文章在阐述曲线梁桥受力特点的基础上，对钢筋混凝土曲线梁桥设计过程中的支座偏心调
整、承形式选择、座脱空、向位移等一些实际问题进行论述，支支横并提出了一些解决方法。
常宽度与曲率半径之比越大，则与有相同数量的直线桥固结等方式。采取不同的支承方式对曲线梁桥的上、下的断面内力之差就显得越大ｌ。再则桥梁下部结构采用部结构受力影响很大，对不同的桥梁结构应选用对结６］针独柱支承方式时，支承点的位置对结构受力尤为重要。构受力有利的支承方式。过以往的曲线梁桥设计经验通此外由于独柱支承曲线梁桥中间支点抗扭能力弱，以发现不同的支承方式主要影响主梁的扭矩值和扭矩沿所必须在桥梁两端部设置抗扭约束，以增加桥梁的整体稳梁纵向的分布规律，以及主粱的扭转变形和墩柱的受力

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。

曲线桥梁支座布置原则

曲线桥梁支座布置原则曲线桥梁的支座布置是非常重要的，它直接影响到桥梁的结构安全、使用性能以及美观度等方面。

下面将介绍曲线桥梁支座布置的一些原则。

支座应根据桥梁的结构形式和受力特点来确定。

不同类型的曲线桥梁，如弓桥、斜拉桥、悬索桥等，在受力方式和结构形式上存在差异，因此其支座布置也有所不同。

例如，对于弓桥而言，支座应该布置在桥梁的两端，有利于将桥梁的自重引导到支座上，保证桥梁的稳定性；而对于斜拉桥和悬索桥而言，支座应布置在桥塔或桥塔基上，以承担斜拉索或悬索的受力。

支座布置应考虑桥梁的几何特征。

曲线桥梁的支座布置应遵循桥梁曲线形状的变化规律，使得支座位置与桥梁的曲线能够相吻合，同时保证支座能够合理承载桥梁的受力。

一般情况下，支座可布置在曲线的拐角处或曲线的两侧边缘，以较好地适应桥梁的几何形状。

支座的布置还应考虑桥梁的使用性能。

曲线桥梁作为交通工程的重要组成部分，其使用性能对交通流畅和行车安全具有直接影响。

因此，支座布置应考虑交通流量、车辆类型及行车速度等因素，在保证结构安全的前提下，合理确定支座位置，以保证桥梁的使用性能。

另外，支座布置还应考虑桥梁的美观度。

曲线桥梁作为城市的标志性建筑，其美观度对城市形象具有重要意义。

因此，在支座布置时需要充分考虑桥梁结构与周围环境的融合，使得支座能够尽可能地融入桥梁结构中，不影响桥梁的美观度。

支座布置还需要考虑施工和维护的方便性。

曲线桥梁的支座布置应避免布置在施工和维护通道的位置，以免影响工程施工和日常维护。

同时，支座应设计为易于检修和更换的结构，方便日后的维护工作。

综上所述，曲线桥梁的支座布置原则包括根据桥梁结构形式和受力特点确定支座类型，根据桥梁的几何特征选择合适的支座位置，考虑桥梁的使用性能和美观度，以及方便施工和维护等。

只有合理布置支座，才能保证曲线桥梁的结构安全、使用性能和美观度。

浅析曲线梁桥下部支承方式的设计

１引言定性。从图中可以看出： ①采用双点支承时，在近年来，随着我国公路和城市道路的发在曲线梁桥的中墩支承处可采用的支承主梁的自重作用下，扭矩值较单点支承时的展建设，曲线梁桥因其线型流畅、观和占地形式很多，美应根据其平面曲率、径、柱截值最大可小３％，说明双点支座可有效减小跨墩０面积小等优点已经被广泛应用。面和墩柱高度及预应力钢束作用力的不同来主梁自重扭矩；② 双点支承时，预应力作用曲线梁桥受力状态较为复杂，所以在设合理地选用支承方式。经常采用的支承方式下，扭矩值较单点支承的值增大很多，而且扭计过程中，必须对其结构受力特点有充分的有：矩分布规律也发生了变化，说明双点支承增了解，全面综合考虑各种因素对主梁及墩柱墩顶采用方板或圆板橡胶支座，这种方大了主梁预应力所产生的扭矩；在主梁自 ③ 的不利影响。在全国范围内，此类桥型结构目式适用于中墩支反力１００Ｎ以下曲线梁桥重与预应力荷载的合成扭矩仍然是双点支承００ｋ前已出现多次因设计原因而在施工或使用过梁，式橡胶支座能够提供一定的抗扭能力，的大。当然这种规律对所有桥梁不一定有普板程中发生事故；中有的引起主梁开裂；的对梁有较弱的扭转约束，水平方向容许有剪遍性。其有引起墩柱开裂；还有的引起主梁向外偏转或切变形。４曲线梁桥下部支承设计意见向内偏转而使支座脱空；的已经全桥拆除；有对于中墩支反力接近或超过１００Ｎ的００ｋ根据以往的曲线梁桥设计经验和对几座给国家造成巨大经济损失。曲线梁桥可采用单向、多向活动或固定的盆曲线梁桥事故的分析，在曲线梁桥选择支承综上所述，曲线梁桥的设计，须引起充式支座或球形支座。这种支座可根据其受力方式时，出以下几点意见，必提供设计参考：分重视，并使用空间分析程序对其上下部结需要固定或放开某方向的水平约束，但是这对于轻宽的桥（约桥宽Ｂ１ｍ和曲线半＞２）构进行全面的整体的计算。下面就曲线梁桥种支座对主梁的扭转没有约束，这时主梁在径较大（般Ｒ７ｍ）一＞０的曲线梁桥，由于主梁设计中遇到的一些实际问题进行分析。横向和纵向可自由扭转。扭转作用较小，桥体宽要求主梁增加横向稳２曲线梁桥的受力特点采用双柱中墩，或在选用矩形宽柱上设定性，故在中墩宜采用具有抗扭较强的多柱置双点支承。这种支承方式对主梁可提供较或多支座的支承方式，亦可采用墩柱与梁固２１梁体的弯扭耦合作用．结的支承形式。曲梁在外荷载的作用下会同时产生弯矩大的扭转约束。和扭矩，互相影响，梁截面处于弯扭耦并且使采用独柱墩顶与梁固结的方式，墩柱可对于轻窄的桥（约桥宽Ｂ１ｍ）曲线＜２和一＜０的由于合作用状态，其截面主拉应力往往比相应的承担一部分主梁扭矩，对主梁的扭转变形有半径较小（般约Ｒ７ｍ）曲线梁桥，定约束。采取不同的支承方式对曲线梁桥主梁扭转作用的增加，尤其在预应力钢束径直梁桥大得多，是弯梁曲线桥独有的受力这特点。弯梁曲线桥由于受到强大的扭矩作用，的上、下部结构受力影响很大，针对不同的桥向力的作用下，主梁横向扭矩和扭转变形很产生扭转变形，其曲线外侧的竖向挠度大于梁结构应选用对结构受力有利的支承方式。大。由于桥窄因此易采用独柱墩，在选用支但同跨径的直桥；于弯扭耦合作用，梁端可通过以往的曲线梁桥设计经验发现不同的支承结构形式时应视墩柱高度不同而确定。在Ｅｈ在一般约Ｈ８可采用墩柱与梁＞ｍ）能出现翘曲，端横桥向约束较弱时，承方式主要影响主梁的扭矩值和扭矩沿梁纵较高的中墩（当梁梁体在较低的中墩（般约一有向弯道外侧 “ 移 ” 爬的趋势。向的分布规律，以及主梁的扭转变形和墩柱固结的结构支承形式。Ｈ８可采用具有较弱抗扭能力的单点支承＜ｍ）２内梁和外梁受力不均．２的受力状态。在弯梁曲线梁桥中，由于存在较大的扭下面将举例说明不同支承方式对曲线梁的方式。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矩，通常会使外梁超载、因而内梁卸载，在桥的受力影响。尤其宽桥情况下内、梁的差异更大。由于内、外外某立交匝道桥，桥梁跨径为３￣＋３需对横向支座偏心进行调整。０２３＋我国现行的桥梁规范还未对曲线梁桥最梁的支点反力有时相差很大，当活载偏置时，３￣＋０１３中段有Ｒ３ｍ桥梁中线）０２２＝７ｍ，＝３（的内梁甚至可能产生负反力，这时如果支座不圆曲线段，大圆心角为１３，最８。整个桥梁位于大扭转变形作出限制的规定。经过对几座曲为保证其安全，在设计曲能承受拉力，会出现梁体与支座的脱离，就即道路回头曲线内。桥梁横截面为单箱单室箱线梁桥破坏的分析，形预应力混凝土梁，高１５中墩全部采线形梁桥时，应对其在恒载加酒载的最大扭梁．ｍ，６ “ 支座脱空 ” 现象。２．部受力复杂３下用独柱，墩柱顶部放置板式橡胶支座。设计中转变形值加以控制。墩柱截面的合理选用。当采用墩柱与梁由于内外侧支座反力相差较大，各墩采用空间计算程序进行了详细的受力分析，使支座间固结的支承形式时就必须注意墩柱的弯矩变柱所受垂直力出现较大差异。弯桥下部结构其中对各中墩单点支承和双点支承（墩顶水平力，除了与直桥一样有制动力、度距２ｍ）种结构形式进行了计算比较，面化。在主梁的扭转变形过大同时墩柱弯矩也温．两５下很大（般墩柱较矮）一的情况下，用圆形截采图变化引起的内力、地震力等外，存在离心力是两种结构的扭矩图（１ｏ还面墩柱固结是不经济的。首先，墩柱受力过大和预应力张拉产生的径向力。配筋不易通过，仅仅加大墩柱直径，使墩柱会综合以上曲线梁桥受力特点，故在独柱刚度增加很多，在预应力径向力作用下墩柱支承曲线梁桥结构设计中，应对其进行全面径向弯短和在温度荷载作用下纵向弯矩都会的整体的空间受力计算分析，只采用横向分增加，成后的弯矩会更大，不利于墩柱受合更布等简化计算方法，能满足设计要求。须不必力。次，其圆形截面墩柱对主梁的扭转约束相对其在承受纵向弯曲、转和翘曲作用下，扭结对较小，于减小主梁的扭转变形。对于不利但合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细上述情况的曲线梁桥如采用扁高矩形截面墩预应力扭矩单位：Ｎ・ＫＭ的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特柱时，就可有效避免以上不利情况的发生。因点才能得到安全可靠的结构设计。为扁高矩形截面沿主梁纵向

曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析

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。