连续曲线梁桥设计探析

刘忠雨

摘 要：文章论述了曲线桥梁的受力性，并且阐述了设计时要注意的要素。

关键词：曲线梁桥；受力特点；结构设计

1 概述

曲线桥是当前的道桥项目中非常关键的一个组成部分，尤其是在最近几年它得到了非常广泛的应用。对于那些互通型的立交匝道来讲，它的使用更是非常的明显。在设计匝道的时候会受到很多要素的干扰，比如地形以及所在区域的规模等，这些要素的存在使得该项设计有如下的一些特征。第一，此类桥的宽度不是很宽，通常匝道的尺寸在六米到十米之间。第二，匝道本身是为了辅助道路转向的，在立交工程中会受到土地规模的影响，因此这类桥大多数是小尺寸的曲线桥。第三，匝道桥的纵向坡度非常大，有时会横跨下方的车道，此时就使得桥的长度变长。因为这种桥本身弯斜，形状特别，所以它的设计工作无法正常的开展。

2 曲线梁桥的平面及纵、横断面布置

最近几年高速路在设计的时候更加的关注线形方面的内容，规定设计要合乎线形要求。因此在布局桥梁平面的时候，要遵照总的线形布局规定，其纵坡也要和路线的纵坡保持一致。通常为了应对截面的扭矩以及弯矩，在设计的时候常使用箱形的截面。由于桥面超高的需要及梁体受扭时外边梁受力较大的需要，所以可以在其水平方向上把主梁设置成不一样的高度。为了便于构造，方便建设，也可以将其设置成一样高度的，其超高横坡由墩台顶面形成。

3 曲线梁桥结构受力特点

3.1 梁体的弯扭耦合作用

一般来说，当受到外在力影响的时候，曲梁会出现一定的弯矩以及扭矩，两者会彼此影响，进而导致截面处在一种耦合的状态中，截面的拉力要较之于直梁大，这个特征是这种梁所特有的。因为这种桥会承受较高的扭矩力，所以会发生变形现象，它的外侧的挠度要比相同尺寸的直桥大一些。因为存在耦合作用，所以在桥上方会存在翘曲现象。

3.2 内外梁无法均匀受力

对于曲梁桥来讲，因为其扭矩较大，所以会导致外梁发生超载而内梁出现卸载的情况，特别是当桥梁较宽的时候这种现象更加的明显。因为两个梁的支点反力差别非常大，如果活载发生了偏移的话，内梁就会生成一种反向力，此时假如内梁无法承受这种力的话，就会使得梁体和支座分离。

3.3 墩台受力复杂

因为里外两侧的支座的反力不同，导致墩柱承受的力不一样。对于弯桥来讲，它不但具有和直桥相同的制动力以及地震力等，还有自身所特有的离心力等。所以在设计的时候，要对其开展总体的受力分析，如果只是使用简单方法来计算的话，是无法保证设计有效的。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，只有认真地分析结构受力性方面的内容，才可以保证设计更为合理。

4 曲线梁桥的结构设计

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。

第一，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变形越大，所以，对于曲线桥来说，在合乎变形规定的背景之下，要尽量的降低抗弯的刚度，提升抗扭性。对于此类桥梁来讲，最好是使用那种高度较低的梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。第二，在开展截面设计工作的时候，应该在桥跨区域内设计水平方向的隔板，这样做的目的是为了提升桥的刚度，提升整体的稳定性。对于截面变化较为明显的地方，要设计过渡区，防止应力过于聚集。第三，在设计配筋的时候，要认真的分析扭矩作用，对于曲梁来说应该在其腹板的一侧多设置一些钢筋，且应配置较多的抗扭箍筋。第四，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，此时就会使得曲梁的扭矩增加。为了降低桥体对上下方结构生成的负面效益，通常可以结合如下的措施来调节结构的受力性。a.要想降低扭矩带来的负面效应，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。b.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，将主梁的受力状态改变也是常用的措施。一般来讲，此类曲线梁会因为自身的结构方面的特点而发生向外偏转的现象。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。第五，明确下方的支承形式。由于曲线桥的支承方法不一样，所以它对上下方构件产生的影响也是不一样的。其常见的中间支承有两个大的种类，分别是抗扭型支承和单支点铰支承。在实际工作中选取支承模式的时候，可以按照如下的原则开展。a.对于较宽的桥和曲线半径较大的曲线梁桥，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。b.针对那种不是很宽的桥，因为主梁会发生一定的扭转作用，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。因为桥体不是很宽，最好是使用一个柱子的墩体，不过在选择支撑结构的时候必须要结合墩的高度而判定。对于那些高度较高的墩体最好是使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。此举能够明显的改善墩柱弯曲情况，降低变形现象的发生几率。不过不论是哪一种方式，都应该适当的调节水平方向的支座的重心。c.正确的选择墩柱的截面。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的情况下，此时最好是使用矩形的截面。这主要是因为这种截面在主梁方向的竖直抗弯刚度较之于其他的要低一些，而沿主梁横向抗弯刚度较大，此举不但能够降低配筋的使用数量，同时还能改善变形现象，非常的符合受力特征。

5 做好设计工作

第一，要保证所有的中墩的支座都尽量的固定。第二，如果桥梁的长度较长的话，要保证前端的制作能够顺着桥的方向自行移动。可以使用盆式的橡胶材质的底座。除此之外，要确保梁端的空隙在最高的升温状态下，能够自行的伸缩。当桥梁的长度不是很长的时候，可以使用常见的支座。第三，如果桥的宽度非常宽，而且墩的宽度也很宽的时候，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。

6 结束语

通过分析我们得知，曲线桥梁因为自身的特殊性使得它比相同尺寸的直桥要复杂。所以在设计的时候必须认真谨慎。作者具体的分析了当前设计中需要注意的几点内容。我们坚信在广大工作者的努力之下，我国的曲梁桥项目一定会获取更多的成就，更好的为国家的经济发展贡献自身的力量。

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