曲线梁桥设计思路
城市桥梁中小半径曲线梁桥设计分析
摘要：混凝土曲线梁桥始终处于弯扭耦合作用的状况下，扭矩过大时会使曲线箱梁桥产生内侧支座脱空、梁体外移、翻转、裂缝和崩脱等病害，严重影响曲线箱梁桥的正常运行。通过调节支座布置型式，可以使曲线梁中的扭矩分布合理，具有一定的现实意义。
关键词：桥梁；箱梁；曲线梁桥；偏心支座
1.概述
目前曲线箱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。因预应力混凝土曲线箱梁具有较大的抗扭刚度、较好的适应地形地物、线条平顺流畅等优点,在公路立交及城市高架桥的曲线桥上得到了广泛的应用。但曲线箱梁作为一种空间结构，在荷载、预应力、温度徐变中等产生的弯矩、扭矩、剪力、轴力及二次矩等作用下受力十分复杂，很难直接计算，若设计考虑不周，会发生支座脱空、移位、崩脱等事故，导致在工程施工结束后不久就需要进行加固维修，造成不良的社会影响。据有关报道，深圳市40座立交桥中，有19座立交桥存在大小不同的问题，产生问题的原因是多方面的，有的在连续梁曲线内侧端支座脱空；有的曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移；有的墩梁固结处在立柱顶部（与梁底衔接处）产生水平环形裂缝等危及桥梁正常使用的现象。但总的来说属于在探索和设计过程中认识不足和尚未认识的失误。因此针对小半径曲线梁桥进行设计分析，对工程设计和施工都具有很大的意义。
2.曲线梁桥结构受力特点
2.1预应力混凝土曲线箱梁中的扭矩
众所周知,曲线梁与直线梁的主要区别在于曲线梁具有如下特征：1)外缘弯曲应力大于内缘弯曲应力；2)外缘挠度大于内缘挠度，且随着曲率半径的减小，挠度差不断增大；3)无论采用何种支座布置方案,曲线梁内总存在扭矩；4)各主梁恒载内力不均匀，因此，曲线梁总是处于弯、扭耦合的受力状态下。
对于非预应力曲线箱梁，恒载产生的扭矩主要由内外缘自重差异引起；对于预应力曲线箱梁，除了内外缘自重差异产生扭矩外，预应力钢束在空间方向的分布对于剪心(即扭转中心)会产生很大的力矩，且为主要扭矩。钢束在箱梁的腹板中有若干个上弯曲和下弯曲，同时在水平方向还有一个大弯曲。底板内的钢束主要为水平面内的弯曲。考虑到中腹板内钢束向上的竖直分力与剪心的力矩基本平衡，而向弯曲中心方向的分力对梁体有一个逆时针方向的扭矩，底板钢束产生逆时针方向的扭矩，腹板中钢束水平分力产生了顺时针方向的扭矩，因此在支座附近由钢束产生的扭矩要远小于跨中部分的扭矩。
2.2梁体的弯扭耦合作用
曲线梁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，使梁截面处于弯扭耦合作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多，这是曲线梁桥独有的受力特点。弯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。
2.3内梁和外梁受力不均
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。
2.4墩台受力复杂
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。弯桥下部结构墩顶水平力，除了与直桥一样有制动力、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。故在曲线梁桥结构设计中，应对其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分布等简化计算方法，不能满足设计要求。必须对其在承受纵向弯曲、扭转和翘曲作用下，结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
3.曲线梁桥的结构设计
曲线箱梁桥设计较多的是匝道桥，其桥面宽度比较窄，一般在6～12m左右。由于匝道是用来实现道路的转向功能的，在城市中立交往往受到占地面积的限制，所以匝道桥多为小半径的曲线梁桥，而且设置较大超高值。另外，匝道桥往往设置较大纵坡，匝道不仅跨越下面的非机动车道，有时还需跨越主干道和匝道，这就增大了匝道桥的长度。因此曲线梁桥处于“弯、剪、扭”的复合受力状态，上、下部结构必须构成有利于抵抗“弯、剪、扭”的措施，这给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难。
3.1弯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，对于弯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。所以在曲线梁桥中，宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。小半径曲线梁桥的梁高大于跨径的1/18时,是比较经济的。在特殊情况下也不应小于跨径的1/22。
3.2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。
3.3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。在预应力混凝土曲线梁桥中，应设置防崩钢筋。
3.4城市立交桥中的曲线箱梁桥中墩多布置成独柱支承构造。在独柱式点铰支承弯连续梁中，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。为减小弯梁桥梁体受扭对上、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。由于混凝土的收缩、徐变涉及的因素较多,每个工程中混凝土的材料、级配不尽相同,要很精确的计算出混凝土收缩、徐变对小半径曲线梁桥的作用较难。故在设计小半径曲线梁桥,最好采用普通钢筋混凝土结构。对于预应力混凝土曲线梁桥,纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线。
3.5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。对于弯梁桥，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。
4.曲线梁桥支座布置型式
曲线箱梁桥支座的布置型式通常采用全部采用抗扭支承、两端设置抗扭支承，中间设单支点铰支承、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，下部墩柱应与之相匹配。
在曲线箱梁桥中，两端为抗扭支座(双支座),联内安置几个铰支座的布置已不多见，即使对小跨径小半径的非预应力曲线梁，一般也采用设内、外偏心支座方案。通常预应力钢束引起的扭矩随弯曲半径的减小而加大，总的扭矩随跨长而增大,因此跨中的偏心支座，在与偏心距的设置上要分别考虑以下几方面的影响：
（a）横向恒载不均匀的影响，可通过设置中墩偏心距e来解决；对于弯曲半径大于130m的曲线梁，这个偏心距不大，一般在0.1m～0.2m左右；
（b）预应力束形成扭矩的影响这部分扭矩的影响相当大，有时在半径为130m、联跨长140m的四跨曲线箱梁中可达20000KN•m以上，若用增加跨中支座偏心距的办法，则跨中支座的总偏心距为，式中,为抵抗预应力所产生的扭矩；若跨中支座按设内、外偏心支座的方案布置，偏心距的加大可使端部抗扭的双支座中的反力大致相等(或外侧支座反 力稍大些)；
（c）曲线梁从施工完成到使用后的相当一段时间内均受到徐变、温度以及不均匀扭矩的影响，支座总有滑移，因此每联曲线梁必须设有一个固定支座,固定支座一般设在跨中，有时也可特意在跨中设固结墩；
（d）若梁的线刚度较低，则在内侧边缘行驶车辆的活载作用下会使内侧受拉区产生较大的应力及挠度(或转角)，此时可采用设内、外偏心支座的布置方案；
（e）对于设内、外偏心支座的支座布置，梁内的扭距使梁产生扭转转动，与直线箱梁不同，曲线梁中这种扭转属于约束扭转，因此梁体内既有剪力滞效应，又有翘曲与畸变应力，当半径R足够大时这种影响不明显，从而使扭转有些类似于自由扭转，截面内只有剪力流；
（f）对曲率半径R大于130m、跨径小于30m、顶板宽9m的匝道桥，可采取设内、外偏心支座的布置方案，但跨径大于35m时若仍用此方案时，应在联中采用一个固结墩，或者在全部跨中支座采用偏置双支座方案；
（g）对曲线箱梁而言，在曲线箱梁中布设一抗扭支座（可以是双支座,也可以是固结墩）的方案是既合理又保险的方案，但这样的桥墩会发生由于外支座反力过大导致墩顶横梁开裂的事故，为防止这类事故的发生，可通过在墩顶横梁内布设预应力钢束或者加大墩顶的布筋密度来避免。
对于多跨小半径曲线连续梁桥，全部为抗扭支承与中间为点铰支承的，两者在荷载作用下的弯矩和剪力值差别甚小，而且曲率的变化对弯矩值的影响也只有1%～2%，但对扭矩的影响,则随曲率的增大而加大。当各跨圆心角大于30°时，中间设单支点铰支承的扭矩控制值比全部为抗扭支承的扭矩控制值要大15%左右。在中间设独柱式单支点的曲线连续梁内，上部结构的扭矩不能通过中间单支点支承传至基础，而只能由曲线桥两端设置的抗扭支承来传递。在此情况下连续梁的全长成为受扭跨度（扭矩的传递作用)，必然造成曲线桥两端抗扭支承处产生过大的扭矩，造成曲线梁端部内侧支座脱空，所以在必要时，,须对多跨桥梁中间墩设置两支点的抗扭支承。如果在中间墩点支承向曲线外侧方向预设一定偏心值，就可以调整曲线梁桥的梁体恒载扭矩分布，有效地降低两端抗扭支承的恒载扭矩值。但这一措施对减少活载扭矩的影响较小，这是由于活载引起的扭矩中车辆偏载占了很大一部分。必要时可在墩顶设置限位挡块或采用墩梁固结的办法来限制曲线梁桥的梁体径向位移。
小半径连续曲线箱梁桥设计要点
小半径连续曲线箱梁桥设计要点
摘 要：直线梁桥复杂，为保证结构安全，其设计时需验算的内容较直线桥多，尤其是箱梁剪扭组合验算及腹板束防崩设计，应引起设计人员足够的重视。本文结合某小半径连续曲线箱梁桥的工程例子，按梁格法进行建模计算，并且总结了结构构造的处理措施。
关键词： 小半径；弯梁桥； 梁格法；空间分析；
1 前 言
曲线梁桥在公路和城市立交桥的设计中，因为适应的方向线具有良好的能力，减少障碍，改变人力和材料成本，再加上曲率半径小，造型美观等优点，是一种广泛使用的桥型。由于地形条件和线性约束，对曲线梁桥小半径曲线的出现是必然的，曲线梁桥与直梁桥的几何特性相比，具有更复杂的几何特性、决定了期更复杂的受力和变形特点。小半径曲线梁桥不仅具有弯矩，扭矩，曲线梁桥的耦合作用，而且还有弯矩、扭矩的耦合作用，这给弯梁桥的结构设计及计算分析带来较多的困难和不便。在本文中，结合小半径连续曲线箱箱梁匝道桥的工程实例的半径，通过计算和分析梁格法建模，结了结构构造的处理措施。
2 工程概况
某匝道桥跨径组成为4 ×25m，桥宽为16m。桥面铺装采用10cm 厚的水泥混凝土。桥梁平面位于R =58m 的圆曲线及 A =40m 的缓和曲线上。纵断面位于纵坡为1. 42% 和 － 3. 96% ，半径为 1500m 的竖曲线上。桥梁设计荷载等级为公路 －Ⅰ级。以此为背景，通过结构计算分析，总结曲线箱梁受力特征，探讨其受力特点及构造处理。
3曲线梁上部结构受力特点
立交匝道桥受多种因素的限制，桥面宽度窄且多为小半径曲线桥，而且设置较大超高值；为了与两侧衔接，匝道桥往往设置较大纵坡且长度较大，因此匝道桥具有斜、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。弯扭耦合效应是曲线梁桥力学性质的最大特点，曲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梁桥大得多，这是曲梁独有的受力特点。
浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题
1
浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题
论文导读：近年来，随着我们交通事业和城市建设事业的蓬勃发展，由于受地形、地物的限制等诸多原因，城市立交和公路交叉工程等结构出现弯、坡、斜、异型等特点，曲线梁桥便应运而生。本文将对曲线梁桥设计中应注意的几个问题进行简要的探讨。在进行曲线桥梁总体布置时，应考虑到两方面问题：（1）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。关键词：曲线梁桥，设计，问题
近年来，随着我们交通事业和城市建设事业的蓬勃发展，由于受地形、地物的限制等诸多原因，城市立交和公路交叉工程等结构出现弯、坡、斜、异型等特点，曲线梁桥便应运而生。相比于直线梁桥，曲线梁桥对地形地貌的适应性较强。本文将对曲线梁桥设计中应注意的几个问题进行简要的探讨。
1.总体布置
在进行曲线桥梁总体布置时，应考虑到两方面问题：（1）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；（2）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，主要是靠调整跨径划分和处理边界条件。
1.1分孔问题
因曲线梁桥其特殊的结构构造，其梁内侧支座反力较小甚至可能出现负值，为了避免可能出现梁端内侧支座脱空现象，可使内侧支座处于受压状态，并考虑给予一定的压力储备。达到此目的比较有效的方法是控制边跨跨径，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，如调整边跨与中跨的自重等。
1.2支承方式（边界条件）
曲线梁桥的支承方式一般分为两种类型：抗扭支承和独柱点铰支承。其中抗扭支承具有较强的抗扭能力，而独柱点铰支承具有墩位布设灵活的特点。一般在曲线梁桥的两端常用抗扭支承，此支承方式可有效地提高主梁截面的横向抗扭性能，保证桥梁横向稳定性；此外，在梁桥的中间支承处仅设置一个支座即为独柱点铰支承，这两种支承方式应用均较普遍。
小半径钢筋混凝土曲线梁桥设计浅析
研究与探讨 广东建材２０１１年第４期
小半径钢筋混凝土曲线梁桥设计浅析
方水平许友梅
（江西省交通设计院第一设计所）
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、支承形式选择、支座脱空、横向位移等一些实际问题进行论述，并提出了一些解决方法。
关键词：曲线粱桥；横向位移；支座脱空；支座偏心调整；扭转变形
１引言
目前曲线梁桥在现代化的公路及城市道路立交中
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：
首先匝道有别于主干道，所以匝道桥的宽度比较窄，一
般匝道多为一或两车道。宽度在６～１ｌｍ左右。第二，由
于匝道用来实现道路的转向功能，在城市中立交往往受
到占地面积的限制，所以匝道桥多为小半径的曲线梁
桥，曲线匝道桥上多设置较大超高值。第三，在大型立交
中匝道的规模有时也在增大，匝道桥往往设置较大纵
坡，匝道不仅跨越下面的非机动车道，有时还需跨越主
干道，这就增大了匝道桥的长度。曲线梁桥具有上述特
点，故其在设计时也与其它桥梁具有不同特点，下面就
曲线梁桥设计中遇到的一些实际问题进行分析与论述。
２曲线架桥结构受力特点
曲线梁桥受力特点是相对于直桥而言的，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，从而造成曲线梁桥的受力状态与直桥有着很大差
别。构成了其独有的受力特点。首先对直桥而言，在主梁
自重和预应力钢束作用下，由于荷载是对称的，对主梁
并不产生扭矩和扭转变形。但是在曲线梁桥中，由于自
重和预应力荷载作用所产生的扭矩和扭转变形是不容
忽视的，预应力钢束径向力产生的扭转作用相当大。在
大曲率、较大跨径的曲线梁桥中，主梁组合最大扭矩值
有时可达纵向最大弯矩值的５０％以上［ｒ［２］【３］［４３［５３。其次通
常宽度与曲率半径之比越大，则与有相同数量的直线桥
浅论小半径曲线桥梁的设计
浅论小半径曲线桥梁的设计
摘要：随着我国现代化建设及交通事业的蓬勃发展,高速公路、山区公路、城市立交等的兴建,曲线桥梁得到了广泛的应用。其结构线条平顺、流畅、明快,给人以美的享受。在公路建设中,除特大桥梁外,一般要求桥梁的平面布置服从公路线形,在进行平、纵、横三方面综合设计时,应做到平面流畅、纵坡均衡、横断面合理,并避免长直线设计,此时,小半径曲线梁桥往往成为最优方案。另外在山区公路展线、套沟,城市桥梁避开管线、文物,节省拆迁费用,减小建筑用地等方面有直接可观的经济效益。文中将重点介绍曲线桥梁的受力特点以及设计过程中应注意的一些问题，并提出一些相应的措施。
关键词：小半径；曲线桥梁；偏心；翘曲
1、概述
小半径曲线桥梁的设计非常复杂，它的预应力效应、温度效应以及活载效应的影响面加载都不同于传统直线桥梁或者大半径桥，除受弯矩、剪力外，还存在弯扭耦合、翘曲现象的作用，给上下部结构的构造及配筋处理带来很大困难，并且曲线桥梁的特殊力学现象是由桥长、桥跨、半径、墩台、支座等多方面共同决定的，
2、小半径曲线桥梁的结构受力特点
2.1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：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。通过内、外支座横桥向偏心的设置，来抵消主梁恒载因外弧半桥大于内弧半桥而产生的扭矩（如下图）。即支座的偏心相当于将支座放在主梁的实际荷载重心线上。而在跨中设置偏心支座时要分别考虑以下几方面的影响：
浅析曲线梁桥下部支承方式的设计
： Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工程技术
浅析曲线梁桥下部支承方式的设计
孟维军
（哈尔滨铁道职业技术学院，黑龙江哈尔滨１５００８１）
摘要：本文介绍了曲线桥梁的受力特点，分析了不同支承形式对曲线梁桥受力的影响，为曲线梁桥设计提供参考。
关键词：曲线梁桥；受力特点；下部支承
１引言
近年来，随着我国公路和城市道路的发
展建设，曲线梁桥因其线型流畅、美观和占地
面积小等优点已经被广泛应用。
曲线梁桥受力状态较为复杂，所以在设
计过程中，必须对其结构受力特点有充分的
了解，全面综合考虑各种因素对主梁及墩柱
的不利影响。在全国范围内，此类桥型结构目
前已出现多次因设计原因而在施工或使用过
程中发生事故；其中有的引起主梁开裂；有的
引起墩柱开裂；还有的引起主梁向外偏转或
向内偏转而使支座脱空；有的已经全桥拆除；
给国家造成巨大经济损失。
综上所述，曲线梁桥的设计，必须引起充
分重视，并使用空间分析程序对其上下部结
构进行全面的整体的计算。下面就曲线梁桥
设计中遇到的一些实际问题进行分析。
２曲线梁桥的受力特点
２．１梁体的弯扭耦合作用
曲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
合作用状态，其截面主拉应力往往比相应的
直梁桥大得多，这是弯梁曲线桥独有的受力
特点。弯梁曲线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；Ｅｈ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。
２．２内梁和外梁受力不均
在弯梁曲线梁桥中，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。
小半径曲线梁桥设计要点
２０１０年１１月第１１期 城市道桥与防洪 桥梁结构 ３９
小半径曲线梁桥设计要点
校飞燕，邢 亮，张河锦 （余姚市交通设计院，浙江余姚３１５４００）
摘要：现阶段桥梁由于地彤条件的限制，多采用曲线桥梁和匝道桥。特别是小半径曲线梁桥，除承受弯矩、剪力外，还有较 大扭矩和翘曲双力矩的作用。在施丁 运营中会出现很多问题，产生问题的原因是多方面的，有的在连续梁曲线内侧端支座脱 空；有的曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移；有的墩梁同结处在立柱顶部（与梁底衔接处）产生水平环形裂缝等危及桥梁正 常使用的现象。该文结合某跨铁路 跨立交桥的设计，浅谈小半径曲线箱梁的设计要点。 关键词：小半径曲线桥梁；设计要点；箱梁；立交桥 中图分类号：Ｕ４４８．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—７７１６（２０１０）１ １—００３９—０２
１ 工程概况
为适应铁路部门“全封闭、全立交”的要求，拆
除原平交道口并在原道口位置西侧新建一座上跨
立交桥，由于受平面线形的限制，上跨主桥采用 ２５ ｍ＋３６ ｍ＋３６ ｍ＋２５ ｍ预应力混凝土连续弯箱梁。
２设计标准
（１）设计荷载：公路一Ⅱ级； （２）温度荷载：结构体系温差±２２ ｃ【＝，温度梯
度参照１０ ｅｍ沥青铺装参数； （３）桥面净宽：８．０ ｍ；
（４）设计车速：４０ ｋｍ／ｈ。
３设计参数
３．１箱梁构造
桥梁上部结构为四跨一联预应力混凝土连续
曲线箱梁，位于在圆曲线和缓和曲线上，曲线半径 最小为８０ ｍ。分跨布置为：２５ ｍ＋３６ ｍ＋３６ ｍ＋２５ ｍ＝
１２２ ｍ。主梁为单箱单室箱梁，梁高在第一跨由
１．４ ｍ渐变为２．０ ｍ，在第三跨又由２．０ ｍ渐变为
１．４ ｍ；梁高为跨径的１／１７。顶板宽８．０ ｍ，底板宽 ４．０ ｍ，箱梁翼板悬臂２．０ ｍ，腹板厚５０ ｅｍ，顶．底
板厚２０ ｅｍ。支点处设横隔梁，中横隔梁宽２．０ ｍ， 端横隔梁宽１．０ ｍ。箱梁跨中横断面见图１。
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。通过内、外支座横桥向偏心的设置，来抵消主梁恒载因外弧半桥大于内弧半桥而产生的扭矩（如下图）。即支座的偏心相当于将支座放在主梁的实际荷载重心线上。而在跨中设置偏心支座时要分别考虑以下几方面的影响：
曲线梁桥支座设计方法探讨
２０１１年７月第７期 城市道桥与防洪 桥梁结构 １２１
曲线梁桥支座设计方法探讨
王 强 （深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳５１８０２９）
摘 要：该文针对曲线梁桥支座在使用中出现的诸如爬移、扭转、内侧脱空等现象，提出在支座设计时，可通过调整支座的布 置方式予以解决。 关键词：曲线梁；支座；改善受力状态；减少病害 中图分类号：Ｕ４４８．４２、Ｕ４４３．３６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１１）０７—０１２１—０３
０前言 ２工程简介
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。因曲线梁桥受力复杂，设计
和施工难度较大，若梁体抗扭设计考虑不足，会引
起以下病害：固结墩墩身开裂，主梁平曲线圆弧内 侧出现水平裂缝；曲线内侧支座脱空；梁体向外侧
加速偏移，导致支座、伸缩缝的剪切破坏和平曲线
超高的丧失，甚至翻转落梁。
近年来，频频出现曲线梁桥整体侧移、垮塌的 事故，究其原因，主要是由支座布置不合理，以及
其他方面的原因引起。因为支座的布置情况决定
了全桥的计算图式，从而影响全桥的内力分布。
桥梁建成后，在运营期间受环境温差、车辆荷载等
外荷载的作用，会出现一些诸如爬移、扭转、内侧 支座脱空现象等，而这些问题在设计时，可以通
过调整支座的布置方式加以解决…。因此，对曲线
梁桥，研究其支座反力的分布十分重要。
１ 曲线梁桥支座及布置方式
顺桥向，支座的布置方式要综合曲率半径、单
跨跨径，以及一联的跨数等因素来考虑【 。通常有
三种布置方式：全部设置抗扭支座；跨中设置独
柱墩点铰式支座；抗扭支座和点铰式支座混合设 置。对城市立交，由于路线和路旁建筑的制约，限
制了下部结构桥墩的位置，抗扭支座的应用也有
横桥向，曲线梁桥通常采用抗扭支撑和点铰支撑
两种形式ｌ３】。抗扭支座能有效地改善梁体的扭转 变形；点铰式支座只是相应地减小了曲线梁桥的
浅析公路曲线桥梁的结构设计
建材发展导向２０１１年０５月 路桥・航运・交通 浅析公路曲线桥梁的结构设计 李华明 摘要：本文总结了曲线桥梁的结构和受力特点，并对其计算方法进行了介绍。使用单梁法和梁格法两种实用计算方法，对曲线箱梁 桥实例进行内力分析，对计算结果进行分析和总结，提出改善弯梁受力措施的有益建议。 关键词：曲线梁；横向爬移；腹板剪力法：支座脱空 随着公路的发展和道路等级的提高，曲线桥梁应用越来越 广。中小桥梁的平面布置要服从公路线形，曲线时应采用曲线桥 梁，枢纽互通和立交桥匝道基本上都采用曲线桥梁。另外在山区 公路展线，城市桥梁避开管线、文物，节省拆迁费用，减小建筑用 地等方面，采用曲线桥梁也都有直接可观的经济效益，因而曲线 梁桥有着广阔的应用前景。 １曲线梁的基本尺寸拟定 曲线连续梁桥，截面形式一般都采用箱形截面。箱形截面因 具有较大的抗弯刚度和良好的抗扭性能，对用于扭矩较大的曲 线梁桥具有突出的优点。跨径一般在２０ ６０ｍ，高跨比一般可取 １／１５～１／３０，曲率半径在满足路线要求的前提下，越大越好，并与 周围环境相协调。曲梁箱形截面多采用单箱单室、单箱双室、双 箱单室、双箱双室等截面形式。宽度１０ｍ以内的匝道桥及单向 双车道桥梁建议采用单箱单室。 （１）顶板厚度一般取１８～３０ｅｒａ，跨中底板厚度取１６～２５ｃｍ， 桥墩处顶、底板厚度应比跨中厚度大１０ｃｍ以上，以满足钢束布 置需要。 （２）腹板厚度与钢束（或骨架钢筋）数量有关，通常由每排布 置的钢束（或钢筋）数量而定，跨中腹板厚度常取４５ｅｍ左右，支 点部位应根据具体情况加厚，适应钢束锚固及平弯需求。 （３）腹板和顶底板之间设梗腋，它可以显著提高截面的抗扭 刚度和抗弯刚度、增加角隅的联结刚度、减小截面的畸变应力， 对顶板而言，增大了板的支点刚度，减小了顶板跨中弯矩，使剪 力流的过渡平顺，顶底板钢束布置构造需求，减小板厚。顶板处 的梗腋一般采用３：１左右，底板处一般采用１：１。 （４）翼缘板宽度的设计也很重要，过宽的翼缘板会出现“剪力 滞后’现象，增大结构的分析难度，较窄的翼缘板会导致截面设计 不合理。设计时宜合理地加大板宽，使翼板承担较多的板内横向 负弯矩。翼板宽度宜取梁宽的１，３～１，４，端部厚度一般取１０ｃｍ，需 张拉横向预应力筋时应适当加厚，根部可取３０ｃｍ以上。 ２实例内力计算分析 弯曲箱梁一般采用有限元软件进行计算，常用的建模方法 有：梁单元法、板壳单元、实体单元法以及梁格法。细分的板壳元 和实体单元法计算极为准确，但建模麻烦，计算时间长，结果处 理繁琐，且计算结果无法直接与现行规范配套使用。梁单元法计 算曲梁非常简单，计算结果也容易与现行规范配套使用；但是对 于桥宽／曲率半径Ｒ较大，支点间的曲率角较大的情况，计算结 果不能反映弯扭耦合作用及内外腹板的受力不均，更无法反映 箱梁的畸变和翘曲，计算精度无法满足工程需要。等效梁格法虽 然也不能反映箱梁的畸变和翘曲，但是能反映箱梁的弯扭作用 及内外等效梁格的受弯程度的差异，且对于一般的设计，其计算 精度是足够的。 ２．１实例桥梁概况 跨径３ｘ２０ｍ钢筋混凝土箱梁，曲线半径Ｒ＝６０ｍ，桥梁宽度 ８ｍ，Ｃ５０混凝土，ＨＲＢ３３５钢筋，截面尺寸见图１。 ～一 图１梁截面尺寸（对称截面。给出一半） ２．２单梁模型 首先采用单梁法建立模型，１ｍ一个单元，共划分为６０个单 元。端支点采用抗扭支承（对称布置，内侧采用单向支座，外侧采 用双向支座，支座中心到截面中心距离１．５ｍ），中墩支点采用点 铰支承，中支点向外横向偏移一定距离ｂ（一般取ｅ的２倍左 右），可以有效降低边跨箱梁的扭矩绝对值，中跨箱梁扭矩相对 较小。 使用单梁建立曲线模型时，是以直代曲，不能反映曲梁重心 向外偏移对主梁产生扭矩作用，考虑等效荷载模拟。找到曲梁重 心偏移截面形心（剪力中心）的距离ｅ，然后在重心位置施加竖 直向下偏心均布荷载ｑ，并在剪力中心位置施加竖直向上的均 布荷载ｑ，重力集度ｑ＝ｌ１２．２ｋＮ（图２）。 鲢幽 ， 藁山箍艘ｑ 曲缓外侧 ～ 一 一ｌ 攮山壤膻 圈２ Ｉｔｔｔ梁 ｇ￣Ｐ＿３１Ｉ瓤不葸幽 简化箱梁截面，按照矩形板考虑，进行质，ｔＳ，Ｎ形心的偏移距 离ｅ的推导。 径向截取微元 ，其平面形状可以视作等腰梯形，如图３所 示，则计算重心到下底距离ｃ。 。： ！± （１） ３（Ｌ ＋Ｌ２） … ｅ＝ｃ一手＝一 鲁（Ｒ０＋ 争） ｅ：一 （２） ｅ＝一
曲线桥梁设计要点阐述
曲线桥梁设计要点阐述
1 现代化曲线桥梁设计的意义
目前曲线桥梁在现代化的公路及其道路交通中的数量逐年的增加，应用已经非常普遍了，在桥梁设计中应该从多方面进行全方位的考量，关于桥梁施工问题以及使用期安全性的问题等等，都是应该着重要改进的地方。在现代化曲线桥梁设计中首要的任务是选择合理的结构方案，紧接着是对结构的分析和连接的设计也是不容忽视的，在这分析过程中要取用规定的安全系数和可靠的指标，这样可以保证桥梁结构的安全性。在城市建设中，现代化的曲线桥梁设计意义重大，是一个城市的标志性建筑，这样一来就要不断的完善桥梁设计理论和结构的体系。
2 现代化桥梁结构设计
2.1 桥梁结构设计的重要性
为了跨越各种障碍，如河流，沟谷等，这就必须修建各种桥梁，因此桥梁建筑是城市交通线路中重要的组成部分。我国的桥梁建筑在世界建筑史上就有辉煌的记载，如举世闻名的赵州桥，都是我国桥梁设计的典型代表。桥梁的设计必须遵循基本原则，如安全，适用，经济，美观，在当今还必须有环保观念。社会发展的今天，新兴技术日新月异的改变，在桥梁设计方面也是如此，必须与时俱进，采用新技术的同时采用新结构，新设备，新材料，认真学习国外的先进桥梁设计理念。
2.2 结构构造设计
本桥平面位于曲线上，在沿跨长的各个控制截面上，除承受弯矩和剪力外，还承受一定的扭矩，故主桥采用单箱双室预应力混凝土连续箱梁，梁高2.0m，跨中截面，箱梁底板保持4%的倾斜，顶板倾斜同桥面横坡，桥面横坡通过箱梁腹板高度调整而成。全桥除在支点处设横隔梁外，由于本桥处于曲线上，为增加整体横向整体性和抗扭作用，还在各跨跨中设置1道30cm厚横隔板，端横梁宽1.5m，独柱中横梁宽2.2m，其他中横梁宽2.0m。
2.3 预应力布置
主桥根据受力计算配有纵向预应力束，布置了腹板束、顶板短束、底板短束，分别采用15-14Φs 15.2mm、15-15Φs 15.2mm、15-15Φs 15.2 mm，锚具采用0VM15-14、0VM15-15，波纹管采用镀锌金属波纹圆管。腹板束在梁的两端对称张拉，顶底板短束在箱梁内设置齿块，两端对称张拉。张拉控制应力σcon=0.75fpk=1395MPa。