预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力分析

小半径曲线预应力砼箱梁计算分析摘要：文章通过一座预应力砼曲线梁桥实例，详细介绍了小半径曲线梁桥的结构受力特性，对小半径曲线梁桥设计过程中普遍存在的问题和加固方案进行了简述，希望可以为同行人士提供参考。

关键词：曲线梁桥；计算分析；加固方案1、引言随着国民经济和社会的发展，公路和城市中大量兴建互通式立交桥，由于受到交通功能的要求和地形条件的限制，立交桥上诸多匝道桥采用曲线构造。

这些桥梁线型变化多端，结构受力比较复杂，特别是小半径曲线梁桥，设计中应予以重视。

2、曲线梁桥特点小半径曲线梁桥主要有以下几个特点：1）由于曲率的关系，垂直荷载作用在曲线梁上时，同时产生弯矩、剪力和扭矩，并彼此互为影响，在曲线梁桥上的竖向挠度为弯曲与扭转两者竖向挠度的迭加。

2）通常桥梁宽度与曲率半径之比增长越大，则箱梁断面内力之差就越大。

3）对于曲线梁桥，由于扭矩的作用，曲线外侧腹板内力大于内侧腹板，做单梁模型计算分析时应考虑足够的安全系数。

4）曲线桥与一般直线桥相比，需要加大箱梁横向刚度，增加横梁构造。

5）曲线梁桥的反力与直线梁桥相比，有外梁变大，内梁变小的趋势，因此在内梁中有产生负反力的可能。

6）下部受力计算复杂，由于内外侧支座反力相差较大，使各墩柱所受垂直力也不同，弯桥下部结构墩顶水平力，除了与直桥一样有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外，还存在离心力和预应力张拉产生的径向力。

3、设计实例某立交匝道中3孔1联预应力混凝土连续箱梁，沿道路中心线孔跨布置（34+42+33）m，其平面位于曲线上，道路中心线曲线半径R=66m，横向箱梁中心线距离道路中心线1.75m；箱梁端支座均采用双支座，支座间距3.6m；中间墩一个固结，一个墩顶设单向活动支座，均外偏箱梁中心线0.15m；箱梁平面线形及支座布置见图1。

图1 曲线箱梁平面布置图3.1 设计标准荷载标准：公路I级，2车道，40Km/h3.2 主梁构造主梁构造为单箱双室截面，梁高1.8m，顶板宽12.2m，底板宽8.057m，悬臂长度1.75m，腹板厚度0.45~0.65 m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.22m，梁端支座顶设置端横梁，横梁厚度1.0m，中墩顶设置中横梁，横梁厚度2.2m，每孔箱梁跨中设置厚度0.25m厚横隔板。

曲线钢箱梁抗倾覆的结构及受力特点摘要：本文介绍了曲线钢箱梁的结构型式和主要特点，以及其支承设计、支座反力分析和曲线钢箱梁的柱墩连接设计，最后对支座反力的计算步骤进行了详细阐述。

关键词：曲线钢箱梁；结构；设计；计算1、工程简介长春市两横两纵快速路系统工程之西部快速路（青年路—普阳街—春城大街—宽平大路—前进大街）的道路主线交汇位置的钢箱梁，共有四部分组成：①N主线桥N36#～N42#墩钢箱梁；②S匝道S6#—S9#墩钢箱梁；③R 匝道R16#—R26#墩钢箱梁。

④P匝道P15#—P19#墩钢箱梁；P线匝道跨越N主线和R匝道，为互通区跨径最长（75m）跨越高度最高（25米）的钢箱梁。

互通区钢箱梁分布图P匝道钢箱梁横截面示意图2、曲线钢箱梁的结构型式P15#—P19#墩钢箱梁为四跨（52m+75m+75m+52m）等截面钢箱梁，钢桥材质为Q345QE，箱梁高度为3米，钢箱梁平面位于曲线、缓和曲线和直线段内，钢箱梁的横截面由两个箱室组成，箱梁的两侧有飞翼状的挑檐，箱梁的总宽度为9.66米。

桥梁的平曲线圆弧半径为R=155m,桥面设有1.5﹪的横坡和3.8﹪-2.9﹪的纵坡。

3、曲线钢箱粱主要特点P线曲线钢箱梁最长跨径70m，满足了互通区的总体布置要求。

对于这些中等跨径的桥梁可选用等高度的箱粱截面。

钢箱梁相对于混凝土连续梁结构，钢结构自重较轻，远小于混凝土连续结构。

钢材具有较高的拉压性能，容易通过调整钢板的厚度来满足弯矩分布的不规则，梁的高度和跨径能够较好地适应总体布置的需要；钢箱梁的加工采取工厂化加工制作、现场临时墩支撑、吊车就位、节段之间采用与母材等强全溶透的焊连接方法，方便快捷，不影响交通；钢箱粱加工虽然复杂，技术要求高，需要专业的加工队伍，但是现场施工周期短，满足了施工质量和总体进度的需要。

4、支承设计P线匝道桥为四跨双箱钢箱梁，全桥长254m, ，钢箱梁平曲线为圆曲线和缓和曲线组成，箱梁的曲率半径为155m,桥面宽10m，箱梁产生的活载扭矩在梁的两端很大。

预应⼒混凝⼟简⽀梁桥、连续梁桥和刚架桥对⽐分析预应⼒混凝⼟简⽀梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对⽐分析⼀、预应⼒混凝⼟简⽀梁桥1、构造布置：常⽤跨径：20～50m之间，我国编制了后张法装配式预应⼒混凝⼟简⽀梁桥的标准设计，标准跨径为25m、30m、35m、40m。

主梁梁距：1.5～2.2m之间横梁布置：端横梁、中横梁（布置在跨中及四分点处）2、主要尺⼨：主梁：⾼跨⽐1/15～1/25；肋厚14～16cm；横梁：中横梁3/4h，端横梁与主梁同⾼，宽12～20cm，可挖空；翼板：不⼩于1/12h，⼀般为变厚度。

马蹄：为了满⾜布置预应⼒束筋的要求，应T 梁的下缘做成马蹄形。

（⼀）主梁1、梁⾼：我国后张法装配式预应⼒混凝⼟简⽀梁的标准设计有25，30，35，40m 四种，其梁⾼分别为1.25～1.45，1.65～1.75，2.00，2.30m。

标准设计中⾼跨⽐值约为1/17～1/20，其主梁⾼度主要取决于活载标准，主梁间距可在较⼤范围内变化，通常其⾼跨⽐在1/15～1/25 左右。

主梁⾼度如不受建筑⾼度限制，⾼跨⽐宜取偏⼤值。

增⼤梁⾼，只增加腹板⾼度，混凝⼟数量增加不多，但可以节省钢筋⽤量，往往⽐较经济。

2、肋厚：预应⼒混凝⼟，由于预应⼒和弯起束筋的作⽤，肋中的主拉应⼒较⼩，肋板厚度⼀般都由构造决定。

原则上应满⾜束筋保护层的要求，并⼒求模板简单便于浇筑。

国外对现浇梁的腹板没有预应⼒管道时最⼩厚度为200mm，仅有纵向或竖向管道的腹板需要300mm，既有纵向⼜有竖向管道的腹板需要380mm。

对于⾼度超过2400mm 的梁，这些尺⼨尚应增加，以减少混凝⼟浇筑困难，装配式梁的腹板厚度可适当减少，但不能⼩于165mm。

如为先张法结构，最低值可达125mm。

我国⽬前所采⽤的值偏低，⼀般采⽤160mm，标准设计中为140~160mm，在接近梁的两端的区段内，为满⾜抗剪强度和预应⼒束筋布置锚具的需要，将肋厚逐渐扩展加厚。

预应力钢束布置形式在混凝土曲线梁桥中受力性能分析摘要:预应力曲线梁桥是设计中的经常遇见的结构形式,本文主要从不同的钢束布置形式上对结构进行计算分析,从而对不同钢束布置产生的预应力效应对弯桥的受力、变形及支座反力等进行比较,并通过比较分析找出较适宜的预应力桥梁的配束方法。

关键词:弯梁桥预应力效应脱空现象弯-扭”耦合作用预应力钢筋混凝土曲线梁桥是桥梁工程,尤其是立交桥工程中经常出现和采用的一种结构形式,因其结构适应性强而得到广泛的应用。

本文拟通过一预应力曲线箱梁桥在结构配束上的比较,进一步分析不同钢束布置方式对结构扭矩及水平力等的影响。

从而来阐述预应力效应对曲线箱梁桥产生的效应。

1 基本参数(1）箱梁跨径:(30+30+30)m,边墩设双支座,横向间距为3m,中墩设单支）座,梁高1.6m,梁宽8m。

2.2 通长+顶底板束筋布置形式法部分预应力束筋纵向布置于箱梁腹板内并贯穿箱梁全长。

其余束筋根据截面正负弯矩变化在箱梁跨中布置顶板束筋,在中墩支点处布置箱梁底板束筋。

同样用MIDAS6.7建立实体梁单元进行分析,支座采用弹性连接。

2.3 两种不同配束法计算结果的比较通过以上两种束筋布置形式的计算,可以看出两种束筋布置形式对曲线箱梁桥产生的预应力效应及箱梁支座反力的差别是非常明显,由此可见,采用一种适当的束筋布置形式或者根据箱梁结构体系、受力情况、构造形式来布置束筋是很重要的。

这样才能更好的发挥钢束的作用以提高结构的抗裂性、抗剪能力,从而增加结构的刚度和耐久性。

(表4，5，6）是两种配束方法预应力效应计算结果的比较。

2.4 结论(1)在理想的状况下,尽量使梁端处的最大正扭矩与最小负扭矩绝对值大致相等,目的是使梁端左右支座竖向力大致相等。

对于中墩为独柱、单支座情况,预应力效应对梁端扭矩尤为明显。

钢束全部布置在梁腹板上时,0#墩处扭矩-1561kn·m,3#墩处扭矩为1655kn·m。

而通过减小或减少腹板束设置顶底板束时,0#墩处扭矩为-1031kn·m,3#墩处扭矩为1105kn·m。

预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力分析董涛;曹阳;万善强【摘要】预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力关乎桥梁结构安全性和功能性,但其影响因素较多,计算比较繁琐,设计人员往往无暇深究.以某高速公路互通区3座不同形式的预应力曲线连续箱梁匝道桥为例,运用M idas Civil建立计算模型,对影响预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力的各种荷载进行独立分析,得出预应力荷载和结构整体温度荷载,是预应力曲线连续箱梁桥支座径向反力大小主要影响因素的结论.最后对如何防止预应力曲线连续箱梁桥发生支座病害提出设计建议.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2018(020)003【总页数】4页(P72-75)【关键词】预应力曲线连续箱梁桥;支座径向反力;主要影响因素【作者】董涛;曹阳;万善强【作者单位】湖北省城建设计院股份有限公司 ,湖北武汉 430051;湖北省城建设计院股份有限公司 ,湖北武汉 430051;湖北省城建设计院股份有限公司 ,湖北武汉430051【正文语种】中文【中图分类】TU745随着我国公路系统的进一步完善，公路里程在不断增加。

预应力曲线连续箱梁桥因稳定性好、线性优美、能较好地克服地形限制等优点而被广泛应用于公路互通和枢纽工程中。

预应力曲线连续箱梁桥成桥后会产生支座径向反力，这与预应力曲线连续箱梁桥特殊的构造形式和受力状态有关。

影响预应力曲线连续箱梁桥的支座径向反力大小的荷载种类较多，包括结构自重荷载、预应力荷载、二期恒载、结构收缩徐变、整体温度荷载、梯度温度荷载、支座不均匀沉降和车辆荷载等。

若预应力曲线连续箱梁桥的支座径向反力超出容许范围，可能导致桥梁支座发生剪切破坏，对桥梁的结构安全性和使用功能性产生不利影响。

在预应力曲线连续箱梁桥设计过程中，其支座径向反力的计算比较烦琐，相关规范对支座径向反力的计算方法和要求也没有给出明确规定，而公路工程设计往往任务重，工期较为紧迫。

设计人员普遍较为关注预应力曲线连续箱梁体的翘曲与支座脱空问题，而对于支座的径向反力问题研究较少。

曲线梁桥的受力特点和分析方法摘要：由于在经济和审美上的优势，曲线梁桥被广泛应用于现代公路立交系统。

曲线梁的竖曲和扭转耦合，由于结构上的特点，相对于直梁桥而言，曲线梁的分析更为复杂。

本文对弯道梁桥的受力特点进行了介绍，并总结了分析弯道梁桥的有关理论。

关键词：曲线梁桥；弯扭耦合；支承体系；有限元法引言曲线梁桥是指主梁本身为弧形的弯曲桥梁。

由于其独特的线形，曲线梁桥突破了多种地形的限制，同时在高速公路、山地公路、城市桥梁等方面，由于其优美的曲线造型而得到了更快的发展。

曲线梁桥具有现实意义，发展前景非常看好，无论从几何角度、美学角度，还是从经济角度，都是如此。

1曲线桥梁受力特性1.1弯扭耦合作用由于受弯曲率的影响，当竖向弯曲时，曲线梁截面必然会产生扭转，而这种扭转又会导致梁的挠曲变形，这种挠曲变形被称为“弯扭耦合作用”。

对于弯道梁桥的设计，相对于直线型梁桥来说，要特别注意，因为弯道扭力耦合作用所产生的附加扭力，会使梁体结构产生较不利的受力条件，从而增加结构的挠曲变形。

值得注意的是，由于自重在使用荷载下占绝大多数，对于混凝土曲线箱梁桥而言，也会导致更明显的弯扭耦合。

由于弯道梁桥沿弯梁的线形布置支承不成直线，因此由于弯道外侧较重，导致桥体恒载重心相对于形心向外偏移。

曲线梁在自重的作用下，也会产生扭转和扭曲的变形，从而使曲线桥发生翻转，出现匍匐的现象，这就是曲线梁在自重的作用下产生的变形[1]。

1.2曲线梁内外侧受力不均匀曲线桥因弯曲和扭动耦合作用，变形大于同跨径的直线桥，且曲率半径越小、桥越宽，因此其简支曲线梁外缘的挠度比内缘大，这种变化趋势是显而易见的。

曲线梁桥体具有向外扭转的较大扭力、弯曲扭力耦合和偏载作用的可能。

扭转作用会越来越明显，曲率半径越小、跨度越大的曲线梁桥甚至会引起抗扭支座内侧支座产生空心现象，这种情况在抗扭转支座的内部支座上会产生空心现象，这种情况的发生曲线桥的支点反力与直线桥相比，有一种倾向，它的外侧会变大、内侧会变小，甚至在内侧产生负反力。

曲线梁桥受力特点分析关键词：圆心角；曲线桥；支反力；桥梁宽度中图分类号：U448.42 文献标识码：A 文章编号：1674-0696引言近年来高速公路、城市立交和高架道路的日益增多，以往道路设计服从桥梁设计的理念逐渐改变为一般桥梁设计服从道路要求的概念，因此，弯桥的建造需求越来越多。

曲线桥常出现支座脱空、侧向位移，甚至侧倾等严重事故。

造成严重的人员伤亡、经济损失和社会影响。

1曲线桥受力特点(1)由于曲率的影响，梁截面在发生竖向弯曲时，必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致梁的挠曲变形，称之为“弯—扭”耦合作用。

(2)弯桥的变形比同样跨径直线桥大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。

(3)弯桥即使在对称荷载作用下也会产生较大的扭转，通常会使外梁超载，内梁卸载。

2有限元模拟分析通过有限元软件Midas/Civil2020建立三跨3×30m连续曲线箱梁。

箱梁采用单箱单室，箱顶宽16.25米，箱底宽8.5米，单侧悬臂长度3.875米，梁高4.0米，腹板厚度50cm。

跨度相同，调整圆心角大小（0°、30°、60°、90°、120°）对曲线梁进行分析。

2.1 圆心角主梁的弯曲程度是影响曲线桥受力特性最重要的因素，但是曲率半径并不能全面反映弯曲程度。

能全面反映主梁弯曲程度的参数是圆心角，它是跨长与半径的比值，反映了与跨径有关的相对弯曲关系。

图2为三跨连续梁在均布荷载作用下的内力图。

支座均为双支座，模拟抗扭支承，均布荷载10kN/m。

图 2 三跨连续梁在均布荷载作用下内力图从图中可以看出改变圆心角大小对于梁的弯矩和剪力几乎没有影响，且圆心角越小，数值也越接近；对于扭矩，数值随着圆心角的增大而增大，且成倍增加，影响比较明显。

虽然扭矩比直桥大，但扭矩的影响线的标值比扭矩小一个数量级，所以通常情况下，曲线桥的扭矩并不控制主要截面的设计。