维普资讯 http://www.cqvip.com 伽伽 ‘ＪＩ删工程技术 关于连续弯梁桥设计的探讨 ◎胡建华 （赣州市公路管理局江西赣州３４１０００） 一、概述 结构墩顶水平力。除了与直桥一样有制动 成内扭矩来调整曲线梁扭矩分布。 ３、下部支承方式的确定。曲线梁桥的 前弯梁桥在现代化的公路及城市道路 力、温度变化引起的内力、地震力等外，还 不同支承方式，对其上、下部结构内力影 立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。 存在离心力和预应力张拉产生的径向力。尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更 故在曲线粱桥结构设计中，应对其进 响非常大。对于弯梁桥，中间支承一般分 为广泛。由于受地形、地物和占地面积的 行全面的整体的空间受力计算分析，只采 为两种类型：抗扭型支承（多支点或墩梁 影响，匝道的设计往往受到多种因素的限 用横向分布等简化计算方法，不能满足设 固结）和单支点铰支承。在曲线梁桥选择 制，这就决定了匝道桥设计具有以下特点： 计要求。必须对其在承受纵向弯曲、扭转和 支承方式时，可遵循以下原则： （１）匝道桥的桥面宽度比较窄，一般匝道宽 度在６～ｌ１ｍ左右。（２）由于匝道是用来实现 道路的转向功能的，在城市中立交往往受 到占地面积的，所以匝道桥多为小半 径的曲线梁桥。而且设置较大超高值。（３） 匝道桥往往设置较大纵坡，匝道不仅跨越 下面的非机动车道，有时还需跨越主干道 和匝道，这就增大了匝道桥的长度。由于 匝道桥具有斜、弯、坡、异形等特点，给桥 梁的线型设计和构造处理带来很大困难。 二、弯粱桥的平面殛纵、横断面布置 随着高等级公路在路线线形方面的要 求越来越高，要求桥梁设计完全符合路线 线形，所以桥梁的平面布置，基本上应服 从整体线形布置的要求，桥梁纵坡也应服 从路线纵坡。为了抵抗梁截面的弯矩和扭 矩，在弯梁桥设计中多采用箱形截面。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，故可在桥梁横向将各主梁 布置做成不同的梁高，如图一所示。为了 构造简单，方便施工，也可将主梁做成等 高度的，其超高横坡由墩台顶面形成。 三、弯梁桥结构受力特点 （一）粱体的弯扭耦合作用。 曲梁在外荷载的作用下会同时产生弯 矩和扭矩，并且互相影响，使粱截面处于 弯扭耦合作用的状态，其截面主拉应力往 往比相应的直梁桥大得多，这是曲梁独有 的受力特点。弯梁桥由于受到强大的扭矩 作用，产生扭转变形，其曲线外侧的竖向 挠度大于同跨径的直桥；由于弯扭耦合作 用。在梁端可能出现翘曲；当梁端横桥向 约束较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的 趋势。 （二）内梁和外粱受力不均。 在曲线梁桥中。由于存在较大的扭矩， 因而通常会使外梁超载、内梁卸载。尤其 在宽桥情况下内、外梁的差异更大。由于 内、外梁的支点反力有时相差很大，当活 载偏置时。内梁甚至可能产生负反力，这 时如果支座不能承受拉力，就会出现梁体 与支座的脱离。即“支座脱空”现象。 （三）墩台受力复杂。 由于内外侧支座反力相差较大，使各 墩柱所受垂直力出现较大差异。弯桥下部 翘曲作用下。结合自重、预应力和汽车活载 （１）对于较宽的桥（桥宽Ｂ＞１２ｍ）和 等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其 曲线半径较大（一般Ｒ＞ＩＯＯｍ）的曲线梁 结构的空问受力特点才能得到安全可靠的 桥，由于主梁扭转作用较小，桥体宽要求 结构设计。 主梁增加横向稳定性。故在中墩宜采用具 四、弯粱桥的结构设计 有抗扭较强的多柱或多支座的支承方式， 直梁桥受“弯、剪”作用，而弯梁桥处 亦可采用墩柱与粱固结的支承形式。 于“弯、剪、扭”的复合受力状态，故上、 （２）对于较窄的桥（桥宽Ｂ≤１２ｍ）和 下部结构必须构成有利于抵抗“弯、剪、扭” 曲线半径较小（一般约Ｒ≤ｌＯＯｍ）的曲线 的措施。 梁桥，由于主梁扭转作用的增加，尤其在 （一）弯梁桥的弯扭刚度比对结构的受 预应力钢柬径向力的作用下，主梁横向扭 力状态和变形状态有着直接的关系：弯扭 矩和扭转变形很大。由于桥窄因此宜采用 刚度比越大，由曲率因素而导致的扭转弯 独柱墩，但在选用支承结构形式时应视墩 形越大，因此，对于弯梁桥而言在满足竖向 柱高度不同而确定。较高的中墩可采用墩 变形的前提下，应尽可能减小抗弯刚度、增 柱与梁固结的结构支承形式。较低的中墩 大抗扭刚度。所以在曲线梁桥中，宜选用低 可采用具有较弱抗扭能力的单点支承的方 高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。 式。这样可有效降低墩柱的弯短和减小主 （二）在弯粱桥截面设计时，要在桥跨 梁的横向扭转变形。但这两种交承方式都 范围内设置一些横隔板，以加强横桥向刚 需对横向支座偏心进行调整。 度并保持全桥稳定性。在截面发生较大变 （３）墩柱截面的合理选用。当采用墩 化的位置，要设渐变段过渡，减小应力集中 柱与梁固结的支承形式时就必须注意墩柱 效应。 的弯矩变化。在主梁的扭转变形过大同时 （三）在进行配筋设计时要充分考虑扭 墩柱弯矩也很大（一般墩柱较矮）的情况 矩效应，弯梁应在腹板侧面布置较多受力 下，宜采用矩形截面墩柱。因为矩形截面 钢筋。其截面上下缘钢筋也比同等跨径的 沿主梁纵向抗弯刚度较小，而沿主梁横向 直桥多．且应配置较多的抗扭箍筋。 抗弯刚度较大，这样既减小了墩柱的配筋 （四）城市立交桥中的弯箱粱桥中墩多 叉降低了主梁的横向扭转变形，更适合其 布置成独柱支承构造。在独柱式点铰支承 受力特点。 弯连续梁中，上部结构在外荷载作用下产 五、弯粱桥设计中需要注意的其它问题： 生的扭矩不能通过中间支承传至基础，而 （一）所有中墩支座，尽可能横桥向位 只能通过曲梁两端抗扭支承来传递，从而 移固定，可采用盆式或普通板式橡胶支座 易造成曲梁产生过大扭矩。为减小弯梁桥 （二）当桥长较大（如大于ｌＯＯｍ 梁端 梁体受扭对上、下部结构产生的不利影响， 支座应能顺桥向自由滑动、横桥向位移固 可采用以下方法进行结构受力平衡的调整： 定，可采用盆式橡胶支座，或附加了横桥 １、为减小此项扭矩的影响，比较有效 向位移固定装置的四氟板橡胶支座；此外， 的办法是通过调整独柱支承偏心值来改善 梁端间隙和伸缩缝构造。应保证在最大升 主梁受力。 温条件下，梁能够不受阻碍地自由伸缩变 ２、通过预应力筋的径向偏心距来消除 形；当桥长较小时，梁端支座可以采用普 曲梁内某 截面过大的扭矩，改善主梁的 通板式橡胶支座。“梁端设普通板式橡胶支 受力状态也是一种行之有效的办法。预应 座、所有中墩设横桥向自由滑动的盆式支 力曲线梁往往产生向外偏转的情况，这是 座”，对曲线梁桥是危险的，应绝对避免。 由其结构特点造成的。预应力产生的扭矩 （三）当曲线梁桥比较宽、各墩也较宽 分布和自重、恒载作用下的扭矩分布规律 时。应注意温度变化时由于曲线梁水平弯 有着较大的区别，为调整扭矩分布，可在曲 曲变形在墩顶产生的横桥向水平作用力可 线梁轴线两侧采用不同的预应力钢束及锚 能会比较大，尤其是当所有中墩支座均为 下控制应力，构成预应力束应力的偏心，形 横桥向位移固定时。 加３ ７ ■——●■■■一
