曲线连续梁桥的病害与温度效应_李广慧

桥梁病害成因分析及其处置对策曲线桥梁的病害、成因及措施摘要：主梁在承受竖向荷载时必然发生扭转，而扭转作用又导致主梁的挠曲变形。

与直线梁桥相比，曲线梁桥由于弯扭耦合作用，曲线梁桥尤其是小半径曲线梁桥比直线梁桥更容易出现各种病害，为了减少桥梁病害的发生，对各种病害应采取相应的措施。

为此类桥梁预防病害提供参考。

关键词：曲线梁桥力学特点病害措施：TV ：A ：1008-925X(xx)O8-0144-011、曲线梁桥的力学特点曲线梁桥由于曲率的影响，主梁在承受竖向荷载时必然发生扭转，而扭转作用又导致主梁的挠曲变形。

与直线梁桥相比，曲线梁桥由于弯扭耦合作用，使得结构在受力上具有以下的一些特点：（1）主梁挠曲变形大，弯扭耦合效应明显。

曲线梁桥的挠曲变形一般比相同跨径的直线梁桥大，这是因为曲线梁桥的挠曲变形不但于弯矩，而且还于扭转力矩。

在均布荷载作用下，曲线梁桥外边缘的挠曲变形大于内边缘的挠曲变形，而且曲率半径愈小，变形愈严重。

（2）弯矩效用大，曲线梁桥的弯矩一般比相同跨径的直线桥大。

（3）扭矩效应大，在直线梁桥中，只有当荷载偏心时，才会产生扭矩；而在曲线梁桥中，无论荷载偏心与否，都有弯矩和扭矩产生，而且支承处也承受较大的扭矩。

曲线梁桥中，总扭矩一般由自由扭转扭矩和约束扭矩组成，自由扭转矩和约束扭矩在总扭矩中所占比例，取决于曲线梁桥的曲率半径及主梁的截面形状。

（4）横梁的重要性，曲线梁桥的横梁是有助于抵抗扭矩、保持全桥稳定的重要构件，因而与一般直线梁桥相比，要求曲线梁桥的横梁刚度较大。

（5）支承反力的特殊性，与直线梁桥相比曲线梁桥的支承反力有外梁大，内梁小的倾向。

因此在内梁中有产生负反力的可能，尤其在曲率半径和静荷载较小时，更容易出现负反力。

2、曲线梁桥的常见病害由于结构受力上的特点，曲线梁桥尤其是小半径曲线梁桥比直线梁桥更容易出现各种病害，在对曲线梁桥病害的调查总结发现，曲线梁桥的常见现象可归纳为以下几种：（1）梁体出现裂缝，桥墩盖梁出现裂缝。

温度变化对高速铁路连续梁桥的影响分析杨娟【摘要】With development of high - speed railways in China, the number of railway bridges in mountainous area increases, and more and more lines need cross deep trenches and valleys. As a result, a lot of high-pier and large-span bridges shall be constructed. At present, most high-pier bridges in China are still cast with concrete. The influences caused by temperature changes and shrinkage creep shall be settled to keep stability and safety of train operation on such bridges. On this basis, and with a48m+80m+48m prestressed concrete continuous beam bridge as an example, this paper carries out the related researches on the influences of temperature changes on continuous beam bridges on expressways, studies responses of bridge structures in the case of overall temperature change and local temperature difference. The responses include vertical deformation curves of deck, the max. lateral displacement of midspan, and vertical/lateral accelerations, etc. The results of research provide a reference for construction and maintenance of real bridge structures.%随着我国高速铁路的不断发展，山区铁路桥梁的数量也随之增加，越来越多的线路需要跨越深沟深谷，从而需要修建大量的高墩大跨桥梁。

连续梁桥的主要病害及体外预应力加固方法的论述连续梁桥是指由多个支座支撑的梁段构成的桥梁结构。

由于其结构特点，连续梁桥在使用过程中可能会出现一些病害，如裂缝、挠度过大等现象。

为了解决这些问题，可以采用体外预应力加固方法。

本文将针对连续梁桥的主要病害以及体外预应力加固方法进行详细的论述。

一、连续梁桥的主要病害1. 裂缝裂缝是连续梁桥常见的病害之一。

裂缝产生的原因有很多，可以是设计上的问题，也可以是施工质量不良导致的。

裂缝的存在会降低桥梁的承载能力，严重的话甚至会影响桥梁的使用安全。

2. 挠度过大连续梁桥由于梁段之间的连续性，梁段之间的变形会通过传递作用对整个桥梁产生影响，连续梁桥常常会出现挠度过大的情况。

挠度过大会对驾驶员的行车视线产生影响，同时也会减小桥梁的承载能力。

3. 碰撞破坏由于连续梁桥大多位于交通密集的地区，碰撞破坏是一种较常见的病害。

当车辆在驾驶过程中发生失控、超载等情况时，就有可能发生碰撞破坏。

4. 锈蚀由于连续梁桥大多位于水泥混凝土材料中，当梁桥出现裂缝时，潮湿的空气中的氧气和水会渗入裂缝中，导致钢筋锈蚀。

锈蚀会使钢筋断裂，进而导致梁桥的破坏。

二、体外预应力加固方法为了解决连续梁桥的病害问题，可以采取体外预应力加固方法。

所谓体外预应力，是指在梁体的外部附加预应力来抵消荷载产生的变形和应力，以提高梁体的整体性能。

下面将对体外预应力加固方法进行详细的论述。

1. 预应力锚具在连续梁桥的加固过程中，预应力锚具是十分重要的。

预应力锚具是指通过机械装置将预应力锚固在梁体上的装置。

预应力锚具通过传导预应力，使连续梁桥增加了抗剪强度和抗弯强度，从而提高了整个桥梁的承载能力。

2. 预应力束预应力束是指通过扭杆将预应力传递到梁体中的一种装置。

预应力束由多根扭杆组成，通过扭杆与锚具相连，使预应力得以传导到梁体中。

预应力束的使用可以使连续梁桥的承载能力得到提高，并解决挠度过大的问题。

3. 预制板法预制板法是一种常用的体外预应力加固方法。

不同梯度温度作用下曲线桥梁的温度效应分析何翔;方诗圣;方飞;张鲲;王伟【摘要】梯度温度作用在曲线桥梁中会产生较大的温度应力,这会影响到桥梁结构的安全性和耐久性.文章采用通用有限元程序ABAQUS建立了某曲线梁桥的空间有限元模型,分析了不同国家规范的梯度温度荷载模式下结构的变形和内力.结果表明:不同温度模式的计算结果差距很大,例如采用新西兰规范、中国规范和英国规范的计算结果较为保守；截面最大主应力出现在中腹板与顶板相交的位置；不同曲率半径下的曲线桥梁横桥向应力极值变化较大,顶板的横向配筋应考虑曲率半径的影响.%The gradient temperature load can cause great temperature stress in curved bridge, which will influence the safety and durability of curved bridge. The spatial finite element model of a curved box girder bridge is set up through the general finite element program ABAQUS, and the force and deformation of the curved box girder bridge under different gradient temperature load are analyzed according to different national standards in the world. It is proved that there are great differences between the calculation results of the models with different gradient temperature load. For example, the calculation results from British BS 5400 and Specification of New Zealand and Chinese Code JTG D60-2004 are more conservative. The maximum tensile stress appears at the interception of the middle web and top plate in the box girder cross section. The maximum longitudinal stress in the curved bridge changes greatly with different radius of curvature, so the transverse reinforcement design of the top plate should take the effect of the curvature radius into consideration.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)008【总页数】5页(P1088-1092)【关键词】曲线桥梁;温度效应;有限元;曲率半径;预应力;弯扭耦合【作者】何翔;方诗圣;方飞;张鲲;王伟【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥230088;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】U441.5混凝土曲线桥梁在太阳日照的影响下，由于混凝土导热系数较低，沿高度方向各纤维层的温度是不同的，因而形成竖向梯度温度模式，梯度温度作用在桥梁结构内部将产生较大的温度应力，这会影响到桥梁结构的安全性和耐久性［1－3］。

温度荷载对曲线连续刚构桥受力特性的影响分析温度荷载对曲线连续刚构桥受力特性的影响分析摘要：世界各地所修建的曲线桥中，各种各样的工程事故层出不穷。

轻则梁体出现裂缝、移位，重则出现落梁、坍塌造成巨大的经济损失。

研究表明除了曲线桥因为力学特性比较复杂外，温度引起的内力和变形也是一个非常重要的原因。

在这方面，国、内外的学者都曾做过大量的研究工作，并把相应的控制措施写入各国规范。

他们的研究证实，温度引起的应力有时甚至会超过活载应力。

弄清曲线梁桥的温度场及温度应力分布，对于完善曲线桥梁的设计理论，保证曲线桥梁的安全、经济、适用具有重要的实用价值和理论意义。

关键词：曲线桥梁设计、分析Abstract: the curve bridge has built all over the world, various engineering accidents emerge in endlessly. Light beam cracks, displacement of body, or a beam, collapse caused huge economic losses. Studies have shown that in addition to curved bridge because the mechanics properties is complicated, internal force and deformation caused by temperature is also a very important reason. In this regard, scholars domestic or abroad have done a lot of research work, and the corresponding control measures in the specification. Their research confirmed that caused by temperature stress and sometimes even more than the stress of live load. To find the temperature field and thermal stress distribution curve beam bridge, in improving the design theory of curve bridge, ensure the safety of curve bridge, economic and applicable has important practical value and theoretical significance.Keywords: curve bridge design and analysis中图分类号：TU393.3 文献标识码吗：A一、概述本文所建立的空间板单元模型是依据泥溪沟2号大桥建立，其中板单元均是四边形板单元，保持其跨径布置以及截面尺寸延桥梁纵向的变化规律不变的前提下，分别在曲率半径为800m、1500m曲线上以及直线上建立了相似模型，用以分析在预应力刚筋及温度荷载作用下曲线半径的变化对桥梁的影响。

连续刚构箱梁桥温度效应分析作者：谢福仙来源：《城市建设理论研究》2014年第03期摘要：影响连续刚构箱梁桥的因素有很多，其中温度效应所占的因素影响巨大。

而工实际程中，温度的变化情况是无法预知，因而很难得知温度效应的影响程度。

本文阐述了实际情况中测量温度效应监测数据的方法，同时对应变计温度影响修正方法进行了分析，从而推导出了日照温差所引起的应变计的温度应变和箱梁截面温度约束应变的计算公式。

关键词：连续刚构箱梁，温度效应，应变修正中图分类号： U448 文献标识码： A1温度效应监测数据测量温度变化是影响应力监测成果的重要因素之一，尤其是箱梁顶板上缘的应力，监测发现箱梁截面上缘应力随着温度的上升迅速变大，下缘应力变化缓慢。

因此，施工监控过程中必须考虑温度变化的影响，以获得结构的真实状态数据，从而进行有效的控制。

由于施工阶段的结构分析很难准确预知和模拟温度变化，通常将结构应变和变形的测量时间选定在温度较低且较为稳定的时间段，以此减小温度效应的影响。

同时，为了获得混凝土箱梁内部温度分布及变化情况，在典型截面埋设温度传感器，在每个季节各选择晴、多云、阴雨等有代表性的天气，24小时连续观测环境温度和结构内部温度场分布，同时观测箱梁线形和相关截面的应力变化。

但是，由于实际施工的连续性和现场某些不确定因素，以上措施仍不能使得应变计的应变测量数据符合真实情况，因此必须对实际测量的应变数据进行温度影响修正。

2应变计温度影响修正目前在混凝土结构应力测试中普遍采用钢弦应变计，并通过频率检测仪测量钢弦应变计中绷紧的钢弦在受激励时产生自由振动的频率变化，通过频率和钢弦张力的关系式得出钢弦张力变化，进而得出应变计所在点的应变。

绷紧钢弦的自振频率与其张力的关系为（1）则钢弦丝应变：（2）式中——钢弦丝的应变(με)；——钢弦丝的初始应变(με)。

应变计读数应变为：（3）受季节温差的影响，在均匀缓慢变化的温度场中，梁体和应变计发生同步同等的伸缩变形。

文章编号:1671-2579(2008)06-0149-03曲线梁桥常见病害与设计要点周若来,陈卫东(中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉 430056)摘 要:由于曲率的影响,曲线桥与直线桥受力机制有很大差异,相应的病害也有较大不同。

该文列举了几种典型曲线梁桥病害,并根据病害产生原因,总结主梁和下部结构设计中需要注意的内容,以期对设计人员有一定参考作用。

关键词:曲线梁桥;常见病害;主梁;下构;设计要点收稿日期:2008-03-27(修改稿)作者简介:周若来,男,硕士,工程师.E-mail:g uitar39@1 曲线梁桥的发展随着我国公路建设的蓬勃发展,公路间转换越来越多,互通和枢纽规模随之增大,曲线桥由于能很好地适应地形地物限制的需要,而且曲线结构线条优美、流畅、富有动感,因此,受到工程师的青睐。

曲线梁桥的受力机制和直线桥有很大差异,早期设计者对曲线梁桥结构的计算理论不甚了解,且限于当时的计算水平,通常采用直线梁模型计算后根据经验予以修正。

随着计算理论的不断完善,空间计算软件的不断推出,曲线梁桥的分析可以更加精确,工程师对曲线梁桥的受力性能有了更好的把握,曲线梁桥更是如雨后春笋一般涌现。

然而随着曲线梁桥的大规模使用,各种病害也大量出现,甚至许多桥发生了安全事故,对国家造成巨大的经济损失,在社会上也造成了很大负面影响。

2 常见病害(1)支座脱空深圳市春风路高架桥为独柱三跨预应力连续弯梁,桥梁中心线曲线半径60m,采用单箱单室箱形截面,全宽10.5m,两侧悬臂3.0m 。

在施工预应力张拉后发生梁体的转动,导致梁体曲线内侧支座脱空。

(2)主梁侧翻深圳市滨河路车公庙立交桥,上部采用单箱双室箱形截面,桥梁中心线曲线半径266.3m,6跨一联,桥宽10m,两侧悬臂2.0m,梁高2.8m 。

中间3个支承采用独柱支承,其余为双柱支承。

该桥施工第一浇筑段,预应力张拉后,按照施工程序拆除跨中支架时,引起梁端及中间支承附近梁体外侧支架承载能力不足,产生支架垮塌,主梁产生翻转。

连续梁桥的主要病害及体外预应力加固方法的论述一、连续梁桥的主要病害1. 裂缝连续梁桥由于受到温度变化、荷载作用和施工质量等因素的影响，容易在梁板、支座、桥墩等部位产生裂缝。

裂缝的形成主要包括混凝土收缩、徐变、钢筋锈蚀等因素，严重影响桥梁的使用安全性和美观性。

2. 挠度超限挠度是桥梁结构的一个重要指标，过大的挠度会影响桥梁的正常使用，甚至引起桥梁的破坏。

连续梁桥在长期使用后，由于荷载作用和环境因素的影响，其梁板可能产生过度挠曲，严重影响桥梁的使用安全性。

3. 锈蚀由于连续梁桥长期受到雨水、空气等环境因素的影响，桥梁的钢筋可能会发生锈蚀现象，从而导致钢筋的截面减小，影响了钢筋的受力性能，严重危及桥梁的安全使用。

1. 加固原理体外预应力加固是一种常用的桥梁加固手段，其原理是通过在桥梁结构外部加固预应力构件，改善桥梁的受力性能，提高桥梁的承载能力和使用安全性。

加固后的桥梁结构在受力时，由于外加预应力的存在，可以有效地减少结构的裂缝宽度、提高结构的刚度和承载能力，从而延长桥梁的使用寿命。

2. 加固材料体外预应力加固的加固材料主要包括预应力束、锚具、预应力套筒、保护管等。

预应力束是加固结构中的主要受力构件，其预应力可以有效地改善结构的受力性能。

锚具是用来固定预应力束的装置，预应力套筒可以有效地减小锚具对预应力束的局部影响，保护管则可以有效地延长预应力束的使用寿命。

3. 加固工艺体外预应力加固的工艺一般包括预应力束的张拉、锚具的安装、预应力套筒和保护管的安装等步骤。

在进行加固工艺时，必须严格按照设计要求和施工规范进行操作，确保加固结构的质量和安全。

三、实例分析某城市的一座连续梁桥在长期使用后出现了挠度超限和裂缝等病害，为了保障桥梁的运行安全，工程部门决定对该桥进行体外预应力加固。

加固方案主要包括在梁板底部进行预应力束的加固和增设预应力筋带。

具体的加固方法如下：1.预应力束加固采用二次张拉工艺，在梁板底部设置两根预应力束，预应力束的材质为碳纤维，预应力束的张拉力为500kN。

混凝土连续梁梯度温度引起的效应分析摘要：对于混凝土连续梁，由于竖向温度梯度的影响产生的挠曲变形，而使结构产生次内力，对于桥面板上同时布置沥青混凝土铺装和水泥混凝土铺装的桥梁，给出了竖向温度梯度的计算方法及其引起结构次内力效应的计算公式，并与主梁自重引起的内力进行比较，得出温度引起的次内力对结构的影响。

关键词：连续梁；温度梯度；次内力效应；自重混凝土连续梁属于超静定结构，竖向温度梯度可使结构产生次内力。

文献[1]中给出了混凝土铺装层和沥青混凝土铺装层的温度基数值，而混凝土桥梁通常采用沥青混凝土铺装层下加铺强度C40以上不小于80mm的水泥混凝土铺装，并配置钢筋网，因此研究同时布置两种铺装的温度梯度引起的次内力很有必要。

河北省某3×20m预应力混凝土连续梁，桥面宽为净9.5+2×0.50m防撞护栏。

主梁采用C50混凝土，截面形式为单箱双室（见图1）。

桥面铺装为沥青混凝土厚90mm，C50水泥混凝土铺装80mm。

图1主梁横断面（单位：mm）1正温度梯度的取值1.1不考虑混凝土铺装的温度梯度由《公路桥涵通用设计规范》第4.3.10条，正温度梯度温差基数：50mm沥青混凝土铺装层，T1=20℃，T2=6.7℃；100mm沥青混凝土铺装层，T1=14℃，T2=5.5℃；如图2（a）所示，90mm温差基数为[2]主梁顶部温度℃；℃1.2考虑混凝土铺装的温度梯度若考虑混凝土铺装层的温度的消减，则其顶部温度为15.2℃，由层厚80mm，直线内插计算得实际主梁顶部的温度为℃，如图2（b）所示。

（a）不考虑混凝土铺装（b）考虑混凝土铺装图2温度梯度（单位：mm）2温度梯度引起的次内力计算温度梯度引起的次内力用力法求解，温度梯度引起的次内力用力法求解，取基本结构和计算过程如图3所示，力法方程为；；；，当时，式中：Δ1T、Δ2T—温度梯度引起的在赘余力方向引起的相对转角；—单元梁段挠曲变形的曲率。

（2）根据温度梯度变化为两段折线，故将主梁分为两个单元面积A1和A2，见图2（a）。

温度对连续梁的作用原理连续梁是由多个支座连接在一起的梁结构，它常常用于跨越长距离，承载重量较大的场合。

温度是连续梁受力的一个重要因素，其作用原理主要涉及热膨胀、热应力和结构的变形。

首先，温度变化会导致连续梁体的热膨胀。

连续梁在受到温度变化时，由于材料的热胀冷缩特性，梁结构会随之发生尺寸的变化。

当温度升高时，梁体会膨胀，增加其长度和体积，而温度降低时，梁体会收缩，缩小其长度和体积。

这种变化会在连续梁内部和结构连接处产生热应力。

其次，连续梁在受到温度变化时，会产生热应力。

由于连续梁中的材料由于热胀冷缩会产生尺寸变化，这些变化会导致内部应力的产生。

当梁体被约束在端点时，温度的变化会导致由于受约束产生的热应力。

这些热应力会在材料内部产生应力分布，在连续梁做出一些变形或产生一些内力。

最后，连续梁在受到温度变化时，会产生结构的变形。

连续梁的结构受到温度变化的影响，会引起其形状和位置的变化。

由于温差引起的温度变化，会导致连续梁发生弯曲、挠曲、变形等现象。

这些形变将会导致连续梁内部产生一定的内力，如弯矩、剪力和轴力。

同时，由于连续梁的自重和荷载的作用，会加剧其受温度变化的影响。

在实际工程中，为了保证连续梁的安全和稳定，需要对其受温度变化的作用进行合理的设计和控制。

一般而言，连续梁的设计要考虑温度膨胀系数、材料的热胀冷缩特性，以及结构的约束情况。

通过合理的选材、构造和设计，可以降低温度变化对连续梁的影响，确保其结构的稳定性和安全性。

总之，连续梁在受到温度变化的影响时，会产生热膨胀、热应力和结构的变形。

温度变化会引起材料的尺寸变化，从而产生内部应力和结构的变形。

对连续梁进行合理的设计和控制，可以有效降低温度变化对其结构的影响，确保其工作的安全性和稳定性。

曲线梁桥支座偏心的优化设计——基于Powell算法的视角袁波;李广慧【摘要】对于具有点铰式支座的曲线梁桥,如果其点铰式支座设置适当的偏向箱梁剪力中心线外侧的预偏心距,可以有效地降低曲线梁的内扭矩和曲线梁桥抗扭墩的受力。

文章采用Powell算法计算了曲线梁桥点铰式支座的预偏心距,计算结果表明可以收到较好的效果。

文章提出的方法可以集成到曲线梁桥的设计程序当中,将具有更大的应用价值。

【期刊名称】《管理工程师》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】3页(P52-54)【关键词】曲线梁桥;支座偏心;Powell算法;优化设计【作者】袁波;李广慧【作者单位】郑州大学土木工程学院;郑州航空工业管理学院【正文语种】中文【中图分类】G633.7一、引言在城市曲线梁桥设计中，单柱式点铰支座以其桥下占地面积小、对桥下行车视线影响小、桥型优美等优点而被广泛采用。

在山区曲线梁桥设计中，有时由于桥下地形的限制，也常采用单柱式点铰支座。

具有点铰支座的曲线梁桥的内扭矩包络值一般比设置全抗扭支座曲线梁桥的内扭矩包络值大，但是可以通过对点铰支座设置预偏心来减小曲线梁桥的内扭矩包络值。

而曲线梁桥点铰支座偏心值的计算是比较复杂的。

孙广华[1]曾采用试算的方法来求解点铰支座的偏心值，并编制了相应的程序，这种通过人工试算的方法得出的结果往往因人而异，并且很难得到最优的偏心值。

邵容光等[2]也对点铰支座偏心值的求解进行了探讨，其方法的实质也是通过试算来实现的。

郭翠翠等[3]则运用通用有限元程序ANSYS的优化设计模块并结合APDL语言对点铰支座的偏心进行了计算，得到了较好的效果，但是这种方法需要进行许多次曲线梁桥建模和有限元计算迭代。

本文首先建立了以点铰支座偏心值为自变量的目标优化函数，然后采用Powell算法计算目标函数极值并得到了点铰支座的偏心值，最后采用C#语言编制了相应的计算程序。

二、基于Powell算法的点铰支座偏心优化设计1.Powell算法简介[4][5]Powell 算法是对无约束最优化问题求解最为有效的方法之一。