淺析現代化曲線橋梁設計

摘 要：隨著改革開放的力度加大，城市車輛的高速發展，交通運輸也就十分的緊張，現代化的橋梁設計也就顯得尤為重要，現代化的曲線橋梁設計是實現各方向交通的必要手段。本篇文章主要在結構設計，結構計算等方面進行探討，敘述了現代橋曲線橋梁設計的主要技術特點，能夠為橋梁設計提供設計借鑒。

關鍵詞：橋梁設計；結構體系；結構計算；技術指標

引言

在現代化的今天，橋梁的重要性不言而喻，它是交通的樞紐，在城市交通中的地位不可取代。而在我國橋梁設計體系和理論等等都不夠完善，在現代化曲線橋梁設計的領域有許多的不足之處，還有較大的發展空間。在我國經常使用的橋梁設計是預應力混凝土曲線橋梁，能夠承受彎矩和剪力，并且還能承受一定的扭矩。

1 現代化曲線橋梁設計的意義

目前曲線橋梁在現代化的公路及其道路交通中的數量逐年的增加，應用已經非常普遍了，在橋梁設計中應該從多方面進行全方位的考量，關于橋梁施工問題以及使用期安全性的問題等等，都是應該著重要改進的地方。在現代化曲線橋梁設計中首要的任務是選擇合理的結構方案，緊接著是對結構的分析和連接的設計也是不容忽視的，在這分析過程中要取用規定的安全系數和可靠的指標，這樣可以保證橋梁結構的安全性。在城市建設中，現代化的曲線橋梁設計意義重大，是一個城市的標志性建筑，這樣一來就要不斷的完善橋梁設計理論和結構的體系。

2 現代化橋梁結構設計

2.1 橋梁結構設計的重要性

為了跨越各種障礙，如河流，溝谷等，這就必須修建各種橋梁，因此橋梁建筑是城市交通線路中重要的組成部分。我國的橋梁建筑在世界建筑史上就有輝煌的記載，如舉世聞名的趙州橋，都是我國橋梁設計的典型代表。橋梁的設計必須遵循基本原則，如安全，適用，經濟，美觀，在當今還必須有環保觀念。社會發展的今天，新興技術日新月異的改變，在橋梁設計方面也是如此，必須與時俱進，采用新技術的同時采用新結構，新設備，新材料，認真學習國外的先進橋梁設計理念。

2.2 結構構造設計

本橋平面位于曲線上，在沿跨長的各個控制截面上，除承受彎矩和剪力外，還承受一定的扭矩，故主橋采用單箱雙室預應力混凝土連續箱梁，梁高2.0m，跨中截面，箱梁底板保持4%的傾斜，頂板傾斜同橋面橫坡，橋面橫坡通過箱梁腹板高度調整而成。全橋除在支點處設橫隔梁外，由于本橋處于曲線上，為增加整體橫向整體性和抗扭作用，還在各跨跨中設置1道30cm厚橫隔板，端橫梁寬1.5m，獨柱中橫梁寬2.2m，其他中橫梁寬2.0m。

2.3 預應力布置

主橋根據受力計算配有縱向預應力束，布置了腹板束、頂板短束、底板短束，分別采用15-14Φs 15.2mm、15-15Φs 15.2mm、15-15Φs 15.2 mm，錨具采用0VM15-14、0VM15-15，波紋管采用鍍鋅金屬波紋圓管。腹板束在梁的兩端對稱張拉，頂底板短束在箱梁內設置齒塊，兩端對稱張拉。張拉控制應力σcon=0.75fpk=1395MPa。

2.4 結構計算

2.4.1 主要計算參數

體系整體升降溫： ±25℃；基礎不均勻沉降取0.7cm；混凝土加載齡期為28d；平均相對濕度80%，收縮徐變按l0年考慮；豎向梯度溫度：正溫差T1=14℃，T2=5.5℃，A=300mm；負溫差為正溫差的-0.5倍。預應力鋼束管道摩阻系數μ=0.25，局部偏差系數k=0.0015，張拉控制應力1395MPa。

2.4.2 計算理論及控制條件

現澆連續箱梁按一次落架模型，采用有限元程序Dr.BridgeV3.1和MIDASCivil2006對該橋的平面及空間進行計算分析。本橋按預應力混凝土A類構件設計，持久狀況極限狀態承載能力驗算的荷載效應組合設計值進行計算（已計入橋梁重要性系數）。

2.4.3 預偏心設置

9#墩為無抗扭剛度的點鉸支座，預設中間支座的偏心可改善橋梁的內扭矩，使最大、最小扭矩絕對值接近相等，從而減少抗扭鋼筋的用量，同時也改善端部所受扭矩，使各支座受力均勻。縱梁劃分為82個空間梁單元，采用剛臂模擬兩端抗扭支座、點鉸偏心支座和對應梁單元處的節點，且其剛度定義為無窮大。

改變與偏心值對結構各截面受力的影響很大，隨著預偏心值的變化，邊跨扭矩近似發生了上下平移和微小的轉動，在優化得出的e=0.05m下，邊跨內正負扭矩絕對值近似相等。

2.4.4 主梁縱向計算

縱梁劃分為82個單元，采用剛臂模擬兩端抗扭支座及點鉸偏心支座和對應梁單元處的節點，且其剛度定義為無窮大，支承節點號為84#～92#。持久狀況正常使用極限狀態短期效應組合下的縱梁上緣、下緣最小應力值包絡，所有截面均滿足規范要求，且有一定的富余。通過對結構進行計算分析，縱梁在持久狀況承載能力極限狀態強度與持久狀況正常使用極限狀態下的應力均滿足規范要求。

2.4.5 預應力鋼束摩阻損失

曲線梁橋的預應力鋼束是具有雙向曲率的空間曲線，它的摩擦應力損失計算與空間曲線的幾何特性——撓率與曲率有關。對于曲線梁橋，所有預應力鋼束在水平面的投影都應當是圓弧形，這種圓弧形不可能由成孔材料自然形成，只能由人工在較多的點上將其固定形成。這樣得到的管道在水平面上的投影是通過所有固定點的折線形。每一個轉折點都是一個局部偏差。固定點的間距越大，水平曲率半徑越小，局部偏差越嚴重，故本橋在縱向計算時除了滿足規范外，還保證一定的富余值。本橋為減少摩阻損失，一般定位鋼筋網間距直線段為80cm，曲線段為50cm，平彎、豎彎段及箱梁梁底輪廓變化段應適當加密，且與箱梁鋼筋牢固焊接，以保證施工過程中鋼束位置不發生移動或變形。

3 曲線橋梁與直線橋梁的區別

曲線橋梁是現代城市建筑中常用的設計方案，比以往的直線橋梁具備更多的良好性能，更加的符合橋梁設計遵照的基本原則，無論從結構上，受力上，曲線橋梁的設計都比直線橋梁要好，從整體上把握，預應力混凝土橋梁的支座平面要合理一些。橋梁要承受很多作用，在承載能力方面曲線橋梁設計更全面。

4 橋梁施工技術規范

隨著我國經濟的發展，橋梁建設在施工方法上有了較大的創新，已經涌現出多種新型技術，通過大量的施工實踐，積累了豐富的橋梁施工技術的施工經驗，這樣能夠有效的提高我國現代化曲線橋梁的技術與施工水平。首先橋梁施工必須做好施工前的準備工作和施工技術中的管理工作，應該嚴格執行規范，也必須嚴格遵照有關技術操作流程施工，在施工中應采用新技術，新材料，新結構等等。在施工過程中應該保證橋梁的安全性，遵守安全操作規程，加強施工人員的安全生產教育，并且應該建立健全的安全生產管理制度。

5 結束語

城市橋梁的設計不同于公路的設計，在城市交通日益劇增的情況下，橋梁的設計也就擺在了重要的地位上。現代化的曲線橋梁設計必須綜合考慮，如在功能，經濟，結構，安全系數，美觀等，對橋梁設計進行方案比選，最后在橋梁設計還是施工過程中都能達到預期效果。曲線橋梁受力復雜，對結構的抗彎，抗扭性要高于同等跨徑的直線橋梁。許多設計人員往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性

參考文獻

[1]JTGD60-2004公路橋涵設計通用規范[S].

[2]JTGD62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

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