曲線梁橋的設(shè)計(jì)探討

摘 要：現(xiàn)代化的曲線梁橋設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)各方向交通的必要手段。曲線梁橋彎扭耦合的受力特點(diǎn)，容易出現(xiàn)支座脫空，梁體翻轉(zhuǎn)等問題。本文結(jié)合工程實(shí)例，采用有限元法建模，分析不同的支座布置方式下，支座反力的分布，以選擇合理的支座布置形式，調(diào)節(jié)扭矩的分布，改善支座受力情況。

關(guān)鍵詞：曲線梁橋；支座布置；構(gòu)造措施

1 引 語

近年來，隨著城鎮(zhèn)化的腳步逐步加快，城市立交橋逐漸增多。由于受到地形，占地面積，交通功能等因素的限制，立交橋的匝道設(shè)計(jì)多采用曲線布置，且橋?qū)捿^窄。為了保證線形的順暢，服從道路的整體走向，曲線橋梁的設(shè)置就顯得尤為必要。

2 曲線梁橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

匝道上的曲線梁橋通常采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，對(duì)于小半徑（曲線半徑<100m）的曲線梁橋[1]，結(jié)構(gòu)選型方面優(yōu)選等截面鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，避免縱向預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生徑向力的不利影響，同時(shí)橋梁跨徑不宜過大。常用的箱形截面有單箱單室，單箱多室等。箱梁在支撐處設(shè)置橫梁，中支撐為中橫梁，寬度為1.6～2.2m；端支撐為端橫梁，寬度為0.8～1.2m，橫梁寬度的選取與支撐形式、橫梁受力有關(guān)。《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）》第9.3.2條規(guī)定：曲線半徑<240m的彎箱梁，應(yīng)設(shè)跨間橫隔板，其間距對(duì)于鋼筋混凝土箱形截面梁不應(yīng)大于10m。增設(shè)橫隔板不但能保持全橋的穩(wěn)定性，而且可以減小截面的畸變變形，是減小截面畸變變形的最優(yōu)方案。

對(duì)于小半徑的曲線梁橋，其結(jié)構(gòu)除了要承受縱向彎矩、剪力外，還有相當(dāng)大的扭矩和翹曲雙力矩的作用。設(shè)置適當(dāng)?shù)闹ё?，可以增加橫向的抗扭轉(zhuǎn)特性，以確保橫向穩(wěn)定。通常在端橫梁或者中橫梁下腹板處均勻設(shè)置2個(gè)支座，全跨采用相同的支撐形式。在布置曲線橋梁的構(gòu)造后，要求在永久作用或者永久作用和可變作用共同作用下，各個(gè)支座反力均大于0，使支座始終處于受壓狀態(tài)。在支座施工時(shí)，要求支座水平放置。如果支座反力小于0，則支座受拉，就可能引起該支座上訪的曲梁翹起，在這種情況下，通常要求重新布置橋梁跨度或者支座布置方式。[2]

3 計(jì)算實(shí)例

3.1 工程簡(jiǎn)介

工程位于某市東二環(huán)立交ES匝道上，道路設(shè)計(jì)中心線半徑R=50m，單向橫坡為4.0%，雙車道設(shè)置，匝道的總寬度為9.9m。

本聯(lián)曲線梁橋跨徑布置為：3×20.3m=60.9m。

上部結(jié)構(gòu)采用等高度斜腹板（設(shè)置倒圓角R=1000mm）鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，單箱雙室，梁高1.8m，箱梁頂寬9640mm，兩端懸臂各設(shè)130mm后澆段同防撞護(hù)欄一起澆筑，底寬4690mm，翼緣板懸臂長(zhǎng)度1850mm，頂板等厚220mm，底板厚度為220～400mm，腹板厚度400～600mm，橫斷面如圖1所示。

3.2 支座布置

全橋采用雙支座布置，中支撐處，支座間距為2.7m。因本橋下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，曲線梁橋的端橫梁采用矩形斷面，故端橫梁處支座間距可適當(dāng)放大。端支撐處，支座布置擬采用3種方案進(jìn)行布置，如圖2、圖3所示。

3.3 有限元建模

運(yùn)用Midas/Civil軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析。全橋共劃分為60個(gè)單元，邊界條件按照實(shí)際情況進(jìn)行模擬，模型如圖4所示。

4 支座反力計(jì)算分析

4.1 支座間距的影響

三種支座布置形式下，內(nèi)外側(cè)支座反力結(jié)果如表1所示，b表示支座間距。

當(dāng)支座間距從2.7m，增加到4.0m、5.0m時(shí)，內(nèi)側(cè)支反力增加了34%，外側(cè)支反力減小了17%，內(nèi)外側(cè)的支反力差值逐漸減小了70%，內(nèi)外側(cè)支反力趨于均勻布置。

4.2 曲線半徑的影響

在本工程的另外一根SE匝道上，道路設(shè)計(jì)中心線半徑R=85m，按同樣的3種方法布置支座，進(jìn)行支座反力分析，結(jié)論如表2所示。

從以上數(shù)據(jù)看出，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)所在的曲線半徑逐漸增大，內(nèi)側(cè)支反力逐漸增大，外側(cè)支反力逐漸減小，內(nèi)外側(cè)的支反力差值明顯減小。[3]

5 結(jié) 語

（1）隨著端橫梁支座間距的增大，內(nèi)外側(cè)支座反力差明顯減小，可以避免支座受力不均勻，從而改善內(nèi)外側(cè)支座的受力狀況。

（2）內(nèi)外側(cè)的支座反力之差，與結(jié)構(gòu)所在的曲線半徑有直接關(guān)系，當(dāng)曲線半徑逐漸增大，支座反力差值逐漸減小。

（3）因本工程端橫梁采用矩形斷面，支座間距可適當(dāng)增大，有效的改善了曲線梁橋內(nèi)外側(cè)支反力分布不均勻。

該匝道橋依據(jù)曲線梁橋的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即縱坡較大、下部結(jié)構(gòu)布置方式以及曲線半徑小等特點(diǎn)，選用了合理的支撐布置和跨徑形式，從而使得整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)在受力上達(dá)到合理化分配，在外形上線形簡(jiǎn)約流暢，美觀輕巧。

本文所提觀點(diǎn)希望能對(duì)橋梁設(shè)計(jì)單位起參考借鑒作用，如有不妥之處可以共同探討，加以改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]米良.結(jié)合實(shí)際探討曲線橋梁設(shè)計(jì)工作[J].中華民居，2013（1）：306～307.

[2]潘黎明，淺談曲線橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算[J].山西建筑，2010（36）：327～328.

[3]章建偉等，曲線梁橋支座反力分析[J].浙江建筑，2010（27）：16～18，22.

作者簡(jiǎn)介：劉穎（1979-），女，漢族，黑龍江省虎林市人，工程師，橋梁設(shè)計(jì)職務(wù)。