連續(xù)曲線梁橋設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)要注意的要素。

關(guān)鍵詞：曲線梁橋；受力特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 概述

曲線橋是當(dāng)前的道橋項(xiàng)目中非常關(guān)鍵的一個(gè)組成部分，尤其是在最近幾年它得到了非常廣泛的應(yīng)用。對(duì)于那些互通型的立交匝道來(lái)講，它的使用更是非常的明顯。在設(shè)計(jì)匝道的時(shí)候會(huì)受到很多要素的干擾，比如地形以及所在區(qū)域的規(guī)模等，這些要素的存在使得該項(xiàng)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)向的，在立交工程中會(huì)受到土地規(guī)模的影響，因此這類橋大多數(shù)是小尺寸的曲線橋。第三，匝道橋的縱向坡度非常大，有時(shí)會(huì)橫跨下方的車道，此時(shí)就使得橋的長(zhǎng)度變長(zhǎng)。因?yàn)檫@種橋本身彎斜，形狀特別，所以它的設(shè)計(jì)工作無(wú)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(shè)計(jì)的時(shí)候更加的關(guān)注線形方面的內(nèi)容，規(guī)定設(shè)計(jì)要合乎線形要求。因此在布局橋梁平面的時(shí)候，要遵照總的線形布局規(guī)定，其縱坡也要和路線的縱坡保持一致。通常為了應(yīng)對(duì)截面的扭矩以及彎矩，在設(shè)計(jì)的時(shí)候常使用箱形的截面。由于橋面超高的需要及梁體受扭時(shí)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(shè)置成不一樣的高度。為了便于構(gòu)造，方便建設(shè)，也可以將其設(shè)置成一樣高度的，其超高橫坡由墩臺(tái)頂面形成。

3 曲線梁橋結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)

3.1 梁體的彎扭耦合作用

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)受到外在力影響的時(shí)候，曲梁會(huì)出現(xiàn)一定的彎矩以及扭矩，兩者會(huì)彼此影響，進(jìn)而導(dǎo)致截面處在一種耦合的狀態(tài)中，截面的拉力要較之于直梁大，這個(gè)特征是這種梁所特有的。因?yàn)檫@種橋會(huì)承受較高的扭矩力，所以會(huì)發(fā)生變形現(xiàn)象，它的外側(cè)的撓度要比相同尺寸的直橋大一些。因?yàn)榇嬖隈詈献饔?，所以在橋上方?huì)存在翹曲現(xiàn)象。

3.2 內(nèi)外梁無(wú)法均勻受力

對(duì)于曲梁橋來(lái)講，因?yàn)槠渑ぞ剌^大，所以會(huì)導(dǎo)致外梁發(fā)生超載而內(nèi)梁出現(xiàn)卸載的情況，特別是當(dāng)橋梁較寬的時(shí)候這種現(xiàn)象更加的明顯。因?yàn)閮蓚€(gè)梁的支點(diǎn)反力差別非常大，如果活載發(fā)生了偏移的話，內(nèi)梁就會(huì)生成一種反向力，此時(shí)假如內(nèi)梁無(wú)法承受這種力的話，就會(huì)使得梁體和支座分離。

3.3 墩臺(tái)受力復(fù)雜

因?yàn)槔锿鈨蓚?cè)的支座的反力不同，導(dǎo)致墩柱承受的力不一樣。對(duì)于彎橋來(lái)講，它不但具有和直橋相同的制動(dòng)力以及地震力等，還有自身所特有的離心力等。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)其開展總體的受力分析，如果只是使用簡(jiǎn)單方法來(lái)計(jì)算的話，是無(wú)法保證設(shè)計(jì)有效的。必須對(duì)其在承受縱向彎曲、扭轉(zhuǎn)和翹曲作用下，結(jié)合自重、預(yù)應(yīng)力和汽車活載等荷載進(jìn)行詳細(xì)的受力分析，只有認(rèn)真地分析結(jié)構(gòu)受力性方面的內(nèi)容，才可以保證設(shè)計(jì)更為合理。

4 曲線梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

直梁橋受“彎、剪”作用，而曲線梁橋處于“彎、剪、扭”的復(fù)合受力狀態(tài)，故上、下部結(jié)構(gòu)必須構(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形狀態(tài)有著直接的關(guān)系：彎扭剛度比越大，由曲率因素而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)變形越大，所以，對(duì)于曲線橋來(lái)說(shuō)，在合乎變形規(guī)定的背景之下，要盡量的降低抗彎的剛度，提升抗扭性。對(duì)于此類橋梁來(lái)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(shè)計(jì)工作的時(shí)候，應(yīng)該在橋跨區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)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(wěn)定性。對(duì)于截面變化較為明顯的地方，要設(shè)計(jì)過(guò)渡區(qū)，防止應(yīng)力過(guò)于聚集。第三，在設(shè)計(jì)配筋的時(shí)候，要認(rèn)真的分析扭矩作用，對(duì)于曲梁來(lái)說(shuō)應(yīng)該在其腹板的一側(cè)多設(shè)置一些鋼筋，且應(yīng)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(dú)柱支承構(gòu)造。在獨(dú)柱式點(diǎn)鉸支承曲線連續(xù)梁中，上部結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生的扭矩不能通過(guò)中間支承傳至基礎(chǔ)，而只能通過(guò)曲梁兩端抗扭支承來(lái)傳遞，此時(shí)就會(huì)使得曲梁的扭矩增加。為了降低橋體對(duì)上下方結(jié)構(gòu)生成的負(fù)面效益，通常可以結(jié)合如下的措施來(lái)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的受力性。a.要想降低扭矩帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，比較有效的辦法是通過(guò)調(diào)整獨(dú)柱支承偏心值來(lái)改善主梁受力。b.通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋的徑向偏心距來(lái)消除曲梁內(nèi)某些截面過(guò)大的扭矩，將主梁的受力狀態(tài)改變也是常用的措施。一般來(lái)講，此類曲線梁會(huì)因?yàn)樽陨淼慕Y(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)而發(fā)生向外偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的扭矩分布和自重、恒載作用下的扭矩分布規(guī)律有著較大的區(qū)別，為調(diào)整扭矩分布，可在曲線梁軸線兩側(cè)采用不同的預(yù)應(yīng)力鋼束及錨下控制應(yīng)力，構(gòu)成預(yù)應(yīng)力束應(yīng)力的偏心，形成內(nèi)扭矩來(lái)調(diào)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(duì)上下方構(gòu)件產(chǎn)生的影響也是不一樣的。其常見的中間支承有兩個(gè)大的種類，分別是抗扭型支承和單支點(diǎn)鉸支承。在實(shí)際工作中選取支承模式的時(shí)候，可以按照如下的原則開展。a.對(duì)于較寬的橋和曲線半徑較大的曲線梁橋，由于主梁扭轉(zhuǎn)作用較小，橋體寬要求主梁增加橫向穩(wěn)定性，故在中墩宜采用具有抗扭較強(qiáng)的多柱或多支座的支承方式，亦可采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式。b.針對(duì)那種不是很寬的橋，因?yàn)橹髁簳?huì)發(fā)生一定的扭轉(zhuǎn)作用，尤其在預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力的作用下，主梁橫向扭矩和扭轉(zhuǎn)變形很大。因?yàn)闃蝮w不是很寬，最好是使用一個(gè)柱子的墩體，不過(guò)在選擇支撐結(jié)構(gòu)的時(shí)候必須要結(jié)合墩的高度而判定。對(duì)于那些高度較高的墩體最好是使用墩柱與梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)支承形式。較低的中墩可采用具有較弱抗扭能力的單點(diǎn)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(xiàn)象的發(fā)生幾率。不過(guò)不論是哪一種方式，都應(yīng)該適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)水平方向的支座的重心。c.正確的選擇墩柱的截面。當(dāng)采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式時(shí)就必須注意墩柱的彎矩變化。在主梁的扭轉(zhuǎn)變形過(guò)大同時(shí)墩柱彎矩也很大的情況下，此時(shí)最好是使用矩形的截面。這主要是因?yàn)檫@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(shù)量，同時(shí)還能改善變形現(xiàn)象，非常的符合受力特征。

5 做好設(shè)計(jì)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(zhǎng)度較長(zhǎng)的話，要保證前端的制作能夠順著橋的方向自行移動(dòng)。可以使用盆式的橡膠材質(zhì)的底座。除此之外，要確保梁端的空隙在最高的升溫狀態(tài)下，能夠自行的伸縮。當(dāng)橋梁的長(zhǎng)度不是很長(zhǎng)的時(shí)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(shí)候，應(yīng)注意溫度變化時(shí)由于曲線梁水平彎曲變形在墩頂產(chǎn)生的橫橋向水平作用力可能會(huì)比較大。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析我們得知，曲線橋梁因?yàn)樽陨淼奶厥庑允沟盟认嗤叽绲闹睒蛞獜?fù)雜。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須認(rèn)真謹(jǐn)慎。作者具體的分析了當(dāng)前設(shè)計(jì)中需要注意的幾點(diǎn)內(nèi)容。我們堅(jiān)信在廣大工作者的努力之下，我國(guó)的曲梁橋項(xiàng)目一定會(huì)獲取更多的成就，更好的為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)自身的力量。

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