关于小半径曲线桥梁的设计问题分析

倪兴旺 倪玲 田彬

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵州 贵阳 550008）

关于小半径曲线桥梁的设计问题分析

倪兴旺 倪玲 田彬

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵州 贵阳 550008）

随着城市化建设的发展，使我国的道路建设也逐渐兴起，其中最为典型的是市政道路工程的创建，并且由于该类型的道路属于封闭式的交通建筑，在将其与其它道路相对接时一般会利用互通式的立交形式完成，这就使得该形式中的小半径曲线桥梁设计受到越来越多人的关注。主要是由于对小半径曲线桥梁的合理控制能有效的减少桥梁塌陷事故的发生率，为此采用针对性的设计方案有着重要的意义。本文将以贵州省贵安新区东纵线南二段保税区调头匝道跨线桥的建设为例，进一步探讨小半径曲线桥梁的设计问题。

小半径曲线桥梁；设计问题；箱梁抗扭

通常情况下，桥梁支座是作为连接桥梁上、下部结构的主要构件而存在的，该支座不仅需要传递较高的荷载作用，同时还需要确保桥梁的结构存在一定的位移情况。在实际的市政道路建设过程中，小半径曲线桥梁支座的脱空状况已经成为常见故障，当该支座出现脱空状况后，其原本需要承担的上部结构的荷载会随之被转送到与之相邻的支座中，从而使临近的支座由于局部压力的突增而被破坏。与此同时，桥梁的主梁在受到反复荷载作用时，会产生振动现象，从而使桥梁的性能受到影响，进而使主梁的稳定性被降低[1]。因此采取合理的措施进行处理有着重要的影响，现结合贵州省贵安新区东纵线南二段保税区调头匝道跨线桥的建设进行具体分析。

1　工程简介

贵州省贵安新区东纵线南二段保税区调头匝道跨线桥全桥共设三联，桥型布置为：（22.3+22.3+22.3+20.3+22.3）+4×20+4× 20m现浇混凝土连续箱梁，第一联采用预应力混凝土结构，第二、三联采用普通钢筋混凝土结构。起始桩号K0+362.565，终点桩号K0+642.065，全长279.5m。本桥平面位于R=120m的左偏圆曲线上，桥面横坡为单向-2%，纵断面位于R=1600m的竖曲线上（如图1）。

图1　桥型布置图

上部箱梁为单箱双室截面。全桥采用1.6m梁高。标准顶板宽度11m，标准底板宽度6m，箱梁顶板厚度25cm，底板厚度25cm，腹板厚度50cm（局部变厚度为50～80cm），翼缘板悬臂标准长度2m，边腹板倾斜布置，横向倾斜水平距离50cm。下部桥台采用重力式U行桥台，承台桩基础。桥墩采用花瓶墩及矩形独柱墩，承台桩基础（如图2）。

2　桥梁建设中支座脱落的问题以及处理措施

在该市政道路工程的小半径曲线桥梁设计过程中为避免出现支座脱落的问题，需要采取合理的方式进行处理，即首先需要依据实际该工程中大桥的实际情况对其进行反复验算，并通过3.0版本的桥梁博士系统，对其利用曲梁网络的方式进行单位的划分，以进行纵梁的模拟。[2]为预防在该桥梁的建设过程中出现支座脱空的现象，在进行设计过程中需要注意以下几个问题：

（1）横向的两个支座不能再将桥梁中的中心线当做是对称的中心点，应该依据实际的空间计算结果对其横向偏心距进行安置，需要注意的是单独依靠偏心距不能完全对支座脱空的实际情况进行处理，其中尤以一联长度过长的桥梁最为显著，注意是由于当该匝道桥梁中平面线位置的变化较为复杂时，极容易引发相关的问题，为此需要认真的对待并处理。

（2）因为桥梁孔径布局的制约，使小半径曲线连续桥梁出现跨经度比较大的情况，为此需要在利用预应力结构的情况下，让各桥墩能够最大程度上使用双支点，如果工程建设中必须要使用单支点时，应该尽可能的将连续梁中的单支点数量控制在一定的范围内。

（3）针对桥梁建设的实际情况可以通过减少设置抗拉支座方式降低其脱落的几率，同时利用加大桥台或者过渡墩中支座横向间隔的方式进行防护。

（4）对于桥梁设计中的弯桥设计，一般会通过现浇钢筋混凝土连续箱梁的方式进行建筑，在此过程中会对桥梁纵向一联的总产度进行选择，为确保不会造成支座脱空的问题，需要将该长度控制在一定的范围内，通常最长以80m最佳。

（5）针对端支点以外其余部位均以单支点形式存在的小半径曲线桥梁，需要通过相应的构造措施让内侧支座脱落的情况得以有效的缓解，通常情况下可以通过对预应力的调整、拉力支座的设计以及加大端支座间距的方式进行处理。

图2　平面布置图

3　桥梁建设中曲线桥箱梁抗扭问题以及处理措施

在市政道路工程中，大桥的桥梁建设过程都会受到弯、剪作用力效果的影响，为此在对桥梁的设计过程中需要使其上、下结构能够形成有助于作用力的措施。其中曲线梁桥中的相关结构的受力情况与变形情况有着一定的联系，当其弯扭的刚度越大时，相应的扭转变形程度也就越大。为此，在满足曲线梁桥竖向变形的同时，需要确保能尽量缩小其抗弯的刚度，并增添抗扭强度。因为在实际的曲线桥梁建设过程中，一般会采用高度偏低的梁和抗扭惯性矩离比较大的箱形截面，一如本桥梁中的关梁高和抗扭惯距的设计。

为最大程度上缩小由于曲线桥梁让其梁体受扭时对上、下结构造成的不良影响，可以从以下几个方面对其进行调整，从而让桥梁受力平衡[3]：

（1）通过调整桥梁中单独桥柱中支撑偏心值的方式使主梁的受力被改变，从而减轻该项对于扭转距的影响。

（2）利用对预应力筋中的径向偏心距实现抵消曲梁内部由于截面过大造成的扭矩现象，这对于调整主梁的受力状况有着一定的影响。通常情况下当预应力曲线出现向外偏转的状况一般是由于其结构特征而引起的。由预应力而产生的扭转分布一般会在其自重以及恒载的作用力下出现不同的分布规律，为使该差异扭矩分布规律得以调整，可以通过在其曲线梁中轴线的两侧利用不同预应力的钢束和锚对其进行控制，并以此形成预应力中的偏心，从而通过内扭矩对曲线梁的扭矩分布进行调整[4]。

4　结语

在实际小半径曲线桥梁设计过程中，会受到例如预应力设置不起当、温度效应的考虑不周全等因素的影响，造成这些问题的主要原因是由于设计人员对其小半径曲线桥梁的受力特征不够重视，并且没有依照三维受力的情况进行综合的分析。本文中通过贵州省贵安新区东纵线南二段保税区调头匝道跨线桥的介绍，结合在小半径曲线桥梁设计过程中会遇到的问题进行分析，进一步探究其解决措施。

[1]侯林平，王福敏，王丰华.小半径曲线桥梁设计方法分析[J].中国水运（下半月刊），2011（01）：179～180.

[2]周红成.小半径曲线梁桥的设计选型与结构分析[J].科技创新与应用，2013（21）：191～192.

[3]郑兴富.小半径曲线桥梁设计问题的分析[J].北方交通，2012（05）：88～ 90.

[4]冯兴奎.试论互通区小半径曲线桥梁设计[J].科技致富向导，2011（05）：236.

U445

A

1673-0038（2015）36-0295-02

2015-8-19

倪兴旺（1984-），男，贵州遵义人，桥梁工程师，硕士研究生，从事桥梁设计工作。