曲线刚构桥通车后活荷载作用下曲率半径对内力的影响分析

刘长虹

(保定市交通局公路勘测设计院)

曲线刚构桥通车后活荷载作用下曲率半径对内力的影响分析

刘长虹

(保定市交通局公路勘测设计院)

以某曲线连续刚构弯桥为工程背景，通过有限元程序MIDAS建立了完整的分析模型。通过有限元程序改变活荷载的大小，分析曲梁内力的变化情况，比较分析了不同荷载下曲线刚构桥的内力变化，得出了一些有益的结论。

连续刚构弯桥;内力变化;活载;有限元

随着山区公路的快速发展，大跨径预应力混凝土曲线刚构桥以其能很好地适应地形、地貌的限制，使道路更加平顺、等独特优势在近年来得到了迅速发展。但是大跨、曲线等因素的影响，增加了结构分析的难度，同时也增加了桥梁结构施工过程中的风险，本文对比分析了在施工阶段不同曲线半径刚构桥在活载作用下的梁体的内力的变化。

1 工程概况

曲线刚构桥跨径为75.25 m+140 m+75.25 m，桥梁中线并非直线而是在半径为3 500 m的圆上。桥梁采用变截面单箱单室箱型梁结构，根据刚构桥的受力特点箱梁最高处位于墩顶为8.8 m高，最矮处箱梁仅为1.8 m高，位于刚构桥的跨中部位，中间采用二次抛物线拟合以确定桥梁箱梁的高度。

为了分析其受力情况，采用目前较为流行的桥梁计算软件MIDAS CIVIL进行有限元建模。

MIDAS CIVIL能较好地模拟桥梁各个情况下的受力状态，使用界面比较友好，在各个设计单位及各大专院校比较受欢迎。

为了较好地分析其受力状态，用MIDSA建模时有意采用了“鱼骨型”模型，即每个梁单元采用3个节点，中间节点为箱梁单元的中心线，每个翼缘板端部一个节点，即为鱼骨单元。

整个刚构桥上部结构由136个鱼骨型箱梁单元组成。

2 桥梁模型活荷载的取值

本曲线刚构桥位于高速公路上，其取值根据桥梁设计相关规范即可。

后面分析桥梁活荷载作用下曲率半径对曲线刚构桥内力的分析中，活载均按照规范采用公路-I级。

3 活载作用下曲率半径对弯梁内力的影响计算结果及分析

现在以该曲线刚构桥为例，将公路-I级车道荷载加进通车后的桥梁有限元模型上，从有限元模型中提取相关数据，经过整理后结果如下。

图1 曲线连续刚构桥车道加载图示

表1 桥梁通车后活载作用下弯矩比较表kN·m

图2 成桥状态活载作用不同曲率半径下弯矩比较图

分析表1图2可知，随着桥梁曲率半径的减小，弯矩有少量的变化，且不难发现，弯矩随着弯曲半径的加大而变大。

成桥状态活载作用下，由于偏载的影响，即使是直桥，也会产生相当的扭矩。当桥梁为曲线桥时，活载作用下，扭矩会增加，如表2、图3所示。

从图3可以看出，市政曲线桥设计必须考虑桥梁的直、曲状态，因为曲线桥梁的扭矩与桥梁的曲率半径联系十分紧密。

表2 成桥状态活载作用下扭矩值 kN·m

图3 成桥状态活载作用不同曲率半径下扭矩比较图

表3 成桥状态活载作用下剪力值 kN

由表3图4可以看出，活载作用下，曲率半径对桥梁的剪力影响很小。

图4 成桥状态活载作用不同曲率半径下剪力比较图

4 结论

成桥状态活载作用下曲率半径对曲线刚构的纵向弯矩影及剪力响很小，可以忽略不计，但扭矩和挠度对曲率比较敏感。曲率半径越小，活载作用下的挠度值越大。

5 结束语

曲线刚构桥既有普通刚构桥的特点，省去了支座的安装工艺，也有普通连续梁桥的特点，车辆在桥面行驶顺畅且舒适，极大地改善了交通状况，而且由于其结构线条平顺、流畅、明快，给人以美的享受并且能较好地配合整体线形要求进行设计，日益得到广泛的重视和应用，所以对该种结构的受力及变形特特点作详尽的分析是十分必要的也是势在必行的。

［1］邵容光，夏淦.混凝土弯梁桥［M］.人民交通出版社，1994.

［2］袁国干.配筋混凝土结构设计原理［M］.上海:同济大学出版社，1990.

U442

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1008-3383(2012)02-0058-01

2011-11-29

刘长虹(1967-)，男，河北顺平人，工程师，主要从事公路及桥梁工程勘察设计工作。