連續曲線梁橋設計探析

劉忠雨

摘 要：文章論述了曲線橋梁的受力性，并且闡述了設計時要注意的要素。

關鍵詞：曲線梁橋；受力特點；結構設計

1 概述

曲線橋是當前的道橋項目中非常關鍵的一個組成部分，尤其是在最近幾年它得到了非常廣泛的應用。對于那些互通型的立交匝道來講，它的使用更是非常的明顯。在設計匝道的時候會受到很多要素的干擾，比如地形以及所在區域的規模等，這些要素的存在使得該項設計有如下的一些特征。第一，此類橋的寬度不是很寬，通常匝道的尺寸在六米到十米之間。第二，匝道本身是為了輔助道路轉向的，在立交工程中會受到土地規模的影響，因此這類橋大多數是小尺寸的曲線橋。第三，匝道橋的縱向坡度非常大，有時會橫跨下方的車道，此時就使得橋的長度變長。因為這種橋本身彎斜，形狀特別，所以它的設計工作無法正常的開展。

2 曲線梁橋的平面及縱、橫斷面布置

最近幾年高速路在設計的時候更加的關注線形方面的內容，規定設計要合乎線形要求。因此在布局橋梁平面的時候，要遵照總的線形布局規定，其縱坡也要和路線的縱坡保持一致。通常為了應對截面的扭矩以及彎矩，在設計的時候常使用箱形的截面。由于橋面超高的需要及梁體受扭時外邊梁受力較大的需要，所以可以在其水平方向上把主梁設置成不一樣的高度。為了便于構造，方便建設，也可以將其設置成一樣高度的，其超高橫坡由墩臺頂面形成。

3 曲線梁橋結構受力特點

3.1 梁體的彎扭耦合作用

一般來說，當受到外在力影響的時候，曲梁會出現一定的彎矩以及扭矩，兩者會彼此影響，進而導致截面處在一種耦合的狀態中，截面的拉力要較之于直梁大，這個特征是這種梁所特有的。因為這種橋會承受較高的扭矩力，所以會發生變形現象，它的外側的撓度要比相同尺寸的直橋大一些。因為存在耦合作用，所以在橋上方會存在翹曲現象。

3.2 內外梁無法均勻受力

對于曲梁橋來講，因為其扭矩較大，所以會導致外梁發生超載而內梁出現卸載的情況，特別是當橋梁較寬的時候這種現象更加的明顯。因為兩個梁的支點反力差別非常大，如果活載發生了偏移的話，內梁就會生成一種反向力，此時假如內梁無法承受這種力的話，就會使得梁體和支座分離。

3.3 墩臺受力復雜

因為里外兩側的支座的反力不同，導致墩柱承受的力不一樣。對于彎橋來講，它不但具有和直橋相同的制動力以及地震力等，還有自身所特有的離心力等。所以在設計的時候，要對其開展總體的受力分析，如果只是使用簡單方法來計算的話，是無法保證設計有效的。必須對其在承受縱向彎曲、扭轉和翹曲作用下，結合自重、預應力和汽車活載等荷載進行詳細的受力分析，只有認真地分析結構受力性方面的內容，才可以保證設計更為合理。

4 曲線梁橋的結構設計

直梁橋受“彎、剪”作用，而曲線梁橋處于“彎、剪、扭”的復合受力狀態，故上、下部結構必須構成有利于抵抗“彎、剪、扭”的措施。

第一，曲線梁橋的彎扭剛度比對結構的受力狀態和變形狀態有著直接的關系：彎扭剛度比越大，由曲率因素而導致的扭轉變形越大，所以，對于曲線橋來說，在合乎變形規定的背景之下，要盡量的降低抗彎的剛度，提升抗扭性。對于此類橋梁來講，最好是使用那種高度較低的梁和抗扭慣矩較大的箱形截面。第二，在開展截面設計工作的時候，應該在橋跨區域內設計水平方向的隔板，這樣做的目的是為了提升橋的剛度，提升整體的穩定性。對于截面變化較為明顯的地方，要設計過渡區，防止應力過于聚集。第三，在設計配筋的時候，要認真的分析扭矩作用，對于曲梁來說應該在其腹板的一側多設置一些鋼筋，且應配置較多的抗扭箍筋。第四，城市立交橋中的彎箱梁橋中墩多布置成獨柱支承構造。在獨柱式點鉸支承曲線連續梁中，上部結構在外荷載作用下產生的扭矩不能通過中間支承傳至基礎，而只能通過曲梁兩端抗扭支承來傳遞，此時就會使得曲梁的扭矩增加。為了降低橋體對上下方結構生成的負面效益，通常可以結合如下的措施來調節結構的受力性。a.要想降低扭矩帶來的負面效應，比較有效的辦法是通過調整獨柱支承偏心值來改善主梁受力。b.通過預應力筋的徑向偏心距來消除曲梁內某些截面過大的扭矩，將主梁的受力狀態改變也是常用的措施。一般來講，此類曲線梁會因為自身的結構方面的特點而發生向外偏轉的現象。預應力產生的扭矩分布和自重、恒載作用下的扭矩分布規律有著較大的區別，為調整扭矩分布，可在曲線梁軸線兩側采用不同的預應力鋼束及錨下控制應力，構成預應力束應力的偏心，形成內扭矩來調整曲線梁扭矩分布。第五，明確下方的支承形式。由于曲線橋的支承方法不一樣，所以它對上下方構件產生的影響也是不一樣的。其常見的中間支承有兩個大的種類，分別是抗扭型支承和單支點鉸支承。在實際工作中選取支承模式的時候，可以按照如下的原則開展。a.對于較寬的橋和曲線半徑較大的曲線梁橋，由于主梁扭轉作用較小，橋體寬要求主梁增加橫向穩定性，故在中墩宜采用具有抗扭較強的多柱或多支座的支承方式，亦可采用墩柱與梁固結的支承形式。b.針對那種不是很寬的橋，因為主梁會發生一定的扭轉作用，尤其在預應力鋼束徑向力的作用下，主梁橫向扭矩和扭轉變形很大。因為橋體不是很寬，最好是使用一個柱子的墩體，不過在選擇支撐結構的時候必須要結合墩的高度而判定。對于那些高度較高的墩體最好是使用墩柱與梁固結的結構支承形式。較低的中墩可采用具有較弱抗扭能力的單點支承的方式。此舉能夠明顯的改善墩柱彎曲情況，降低變形現象的發生幾率。不過不論是哪一種方式，都應該適當的調節水平方向的支座的重心。c.正確的選擇墩柱的截面。當采用墩柱與梁固結的支承形式時就必須注意墩柱的彎矩變化。在主梁的扭轉變形過大同時墩柱彎矩也很大的情況下，此時最好是使用矩形的截面。這主要是因為這種截面在主梁方向的豎直抗彎剛度較之于其他的要低一些，而沿主梁橫向抗彎剛度較大，此舉不但能夠降低配筋的使用數量，同時還能改善變形現象，非常的符合受力特征。

5 做好設計工作

第一，要保證所有的中墩的支座都盡量的固定。第二，如果橋梁的長度較長的話，要保證前端的制作能夠順著橋的方向自行移動。可以使用盆式的橡膠材質的底座。除此之外，要確保梁端的空隙在最高的升溫狀態下，能夠自行的伸縮。當橋梁的長度不是很長的時候，可以使用常見的支座。第三，如果橋的寬度非常寬，而且墩的寬度也很寬的時候，應注意溫度變化時由于曲線梁水平彎曲變形在墩頂產生的橫橋向水平作用力可能會比較大。

6 結束語

通過分析我們得知，曲線橋梁因為自身的特殊性使得它比相同尺寸的直橋要復雜。所以在設計的時候必須認真謹慎。作者具體的分析了當前設計中需要注意的幾點內容。我們堅信在廣大工作者的努力之下，我國的曲梁橋項目一定會獲取更多的成就，更好的為國家的經濟發展貢獻自身的力量。

參考文獻

[1]商子英，婁國偉淺談連續彎梁橋設計[J].城市建設，2009（32）.

[2]柳愛群.楊中.楊華勛公路曲線梁橋設計與施工若干問題研究[J].廣東建材，2007（10）.

[3]何展宏.連續彎梁橋的設計[J].城市建設與商業網點，2009（24）.

[4]全偉.大跨曲線與直線剛構橋水平雙向多點地震反應分析對比[J].世界橋梁，2011（1）.