弯桥设计分析

浅谈弯桥结构的设计与受力分析浅谈弯桥结构的设计与受力分析张杰（1余姚市公路管理段，浙江余姚315400）摘要：在现今公路建设中，部分桥梁在布线时受平面线形的影响而位于平曲线内。

针对此情况，本文对弯桥设计中主要考虑的一些因素作出阐述，可供设计人员进行弯桥设计时，作为参考。

1 概述交通事业的迅猛发展，使国内公路工程建设进入黄金时代。

公路等级不断提高，在设计总体布局方面要求桥位确定、桥梁设计应服从路线线形标准设计。

所以为了满足布线时的平曲线形指标，就会有部分桥梁在路线总体线形限制下处于曲线段，使桥梁结构类型的选择、结构计算方面难度加大。

同时从桥梁美观学考虑，曲线桥梁在整体布置方面要求更高。

因此曲线桥梁的设计计算就显得尤为重要。

2 设计理论分析2.1非重力荷载下平面弯梁的内力及内力横向分配2.1.1温度变化，混凝土收缩混凝土收缩可以按规范折算成温度均匀下降来考虑，可引起弯梁桥在水平面内的位移，这类位移属于弧线段膨胀或缩短性质的位移，它只涉及到曲率半径的变化，而圆心角不发生改变。

同时温度变化、混凝土收缩使弯梁桥产生的内力，除水平弯矩My、轴向力Nz外，还有径向的水平剪力Qx。

2.1.2弯梁桥水平温度力的特点及其与下部结构的关系弯梁桥在温度变化时，一般会产生水平内力，特别对于桥越宽、半径越小的弯桥，支座对水平位移的约束越大，水平温度力亦越大，因此弯桥设计中必须考虑这些力。

温度变化使梁在支座上位移的数值很小，在设计弯桥支座时，不要把它的横桥向位移固定死，只要让它发生很小一点横向位移，就可大大减小支座及梁的温度力。

对于弯梁，即使顺桥向布置了足够多的自由滑动支座，梁内仍然可能会有轴向力，这种轴向力是各支座的径向约束力在梁轴切线方向上的分力造成的。

如果弯梁绕铅垂竖轴的转动位移在某个墩台上被固定死，这个墩台可能受到很大的水平转动力矩。

当同一个墩台上设置多个制动支座时，将会发生此种情况，故设计时应注意避免。

从以上分析可以得出要减小弯梁桥水平温度力，我们可以采取以下主要措施：①放松一部分墩台支座的径向约束；②采用弹性水平约束支座；③对于环形立交桥，可考虑将环道设计成连续的闭合圆环。

《斜弯桥设计分析》课程教学大纲课程编号：030203 学分：2 总学时：34大纲执笔人：石雪飞大纲审核人：柳惠芬一、课程性质与目的本课程是面向土木工程专业桥梁课群组的任选课。

通过本课程的学习使学生了解斜桥及弯桥的受力及构造特点，掌握斜桥及弯桥的设计计算基本理论，为立交桥设计中的匝道等特殊部分设计提供帮助,同时也为研究生阶段的学习打好基础。

二、课程基本要求1．要求学生熟悉斜桥及弯桥的受力特点，掌握斜桥及弯桥的构造特点。

2．熟悉斜桥及弯桥的计算理论，掌握常用的适用计算方法。

三、课程基本内容（一）概述1．斜桥及弯桥的现状2．斜桥及弯桥设计理论概述（二）斜桥1．斜板、梁桥的受力特点及构造布置2．斜板桥的简化计算3．用结构力学方法计算单斜梁4．斜梁桥的横向分布计算5．用有限元方法计算斜梁桥（三）弯桥1．弯梁桥的受力特点及构造布置2．用结构力学方法计算单弯梁3．弯梁桥的横向分布计算4．用有限元方法计算弯梁桥5．弯梁桥的预应力配索计算四、实验或上机内容无五、前修课程要求结构力学、钢筋混凝土结构基本原理、预应力混凝土课程设计、混凝土梁桥。

六、学时分配七、教材与主要参考书教材：1．《混凝土弯梁桥》邵容光，夏淦主编，人民交通出版社 1994年北京。

2．《桥梁工程》（上）范立础主编，人民交通出版社2002年，北京。

参考教材：1．《弯斜桥计算与实用计算》，邢志成编著，人民交通出版社，1994年北京。

2．《曲线梁桥计算》，孙广华，人民交通出版社，1995年，北京。

3．《曲线梁结构分析》，李惠生、张罗溪编著，中国铁道出版社1992年北京。

4．《钢桥》（第六、八分册），[日]小西一郎，中国铁道出版社1983年北京。

5．《曲线梁》，姚玲森，人民交通出版社，1989年，北京。

6．《公路桥梁荷载横向分布计算》同济大学路桥教研组，人民交通出版社1977年（1987年新版）。

弯桥设计技术要点探讨摘要：作者结合自己的设计经验，就弯桥设计中的侧向限位及支座偏心等技术要点做了相关分析探讨，对指导弯桥设计有积极的意义。

关键词：侧向限位，支座偏心，截面一、引言无论是在公路还是市政道路设计过程中，平面线形是衡量道路好坏的一个重要指标，综合考虑各方面的因素后，很有可能在道路的某一段需要设置弯桥。

但是弯桥的结构受力与直桥有很大区别，如若在结构分析时没有解决这些问题，便会造成运营不久就出现各种病害。

二、主要技术难点分析笔者从事路桥设计多年，自认为对弯桥设计有些心得，与大家分享。

2.1、侧向限位设置弯桥在运营过程中会向弯外侧“爬移”，所以无论是在最初设计还是出现病害后对主梁复位，都必须考虑侧向限位设施。

弯桥“爬移”问题主要表现在支座的横向支反力、竖向支反力、梁体的横向位移和扭转变形上，因此，设计合理的限位措施，就是要避免支座横向支反力过大、避免支座出现脱空现象、避免弯梁与桥墩出现较大的横桥向相对位移、避免弯箱梁的扭转变形过大。

引起爬移问题的荷载因素，诸如温度效应、车辆行驶作用等是由外界条件决定的，一般是人为不可以控制的；因而，侧向限位措施主要是从弯桥自身的构造着手，比如支座类型的选择、支座的布置方法、箱梁截面形式、下部结构的构造形式等等。

下面分别对一些限位措施进行介绍。

l)采用盆式橡胶支座。

盆式橡胶支座是钢构件和橡胶相组合而成的新型桥梁支座，具有承载力大、水平位移量大、转动灵活等特点。

支座按照使用性能分有三种型式，即双向活动支座、单向活动支座和固定支座，这三种型式的支座进行合理的布置后，能够很好地满足弯桥的变形特点，弯桥的受力、变形也比较明朗。

双向活动支座能够很好地放松对弯箱梁的约束，避免弯梁在平面内出现额外的内力;单向活动支座不仅能够给弯梁作导向作用，还可以约束弯梁的横向位移;固定支座以及单向活动支座能够很好地使得梁体与桥墩协调变形。

2)如果弯桥的下部结构为柔性墩，即墩身较高、平面抗推刚度较小、柔度大，而且横桥向设置了两根墩柱，这样的连续弯桥可以采用较多的单向活动支座和固定支座，甚至可以采用墩梁固结体系。

ＩＩｌ结构分析和试验研究翼板剪滞系数及有效宽度的比较表、＼比较内容均值应力最大剪滞有效分布总翼板宽有效宽度（ｈ伊ａ）系数宽度（ｎｕｎ）度（ｍｍ）比方法类型、＼上翼板一１．７５１０６∞２０４００Ｏ９３变分法下翼板５．３４ｌ０９１３７８１５００９２上翼板一１６８１２０３２０９４０００８０有限元法下翼板５００１０８１４ｌ０１５００９４上翼板一ｌ７５Ｉ１３３３３３４０００８３试验值下翼板５３４ｌ０３ｌ加ｌ１５００９３从翼板的最大剪滞系数及有效分布宽度值来看，三者的剪滞系数值比较接近，其中空间有限元法值既精确，又偏于保守，可据此方法来计算翼板在不同情况的有效分布宽度，同时由试验实测结果也说明所建立的箱梁空间计算模型是可行的。

四、结束语室内模型试验表明简支波形钢腹板组合箱梁在竖向荷载作用下，其上、下翼板均出现了典型的正剪力滞效应，即波形钢腹板与翼板交界处的混凝土翼板纵向正应力大于其他位置的正斑力。

上翼板剪滞效应稍大于下翼板，但两者剪力滞系数比较接近。

空间有限元分析既可由模型试验结果得到验证，同时又可依据所建立的有限元模型对模型试验梁作更大范围即更多项目的研究。

参考文献ｌ罗旗帜，俞建立．钢筋混凝土连续箱粱桥翼板横向裂缝问题．桥梁建设，１９９７（１）：４ｌ～４４２蔡千典，冉一元，波形钢腹板预应力结合箱粱结构特点的探讨，桥梁建设。

１９９４．１３方诗圣，胡成，吴文清．微混凝土模型材料基本性能试验研究．合肥工业大学学报，１９９９，２２（５）：７６一锣一４项贻强．箱型梁桥翼板的有效宽度及对规范的建议．中国公路学会桥梁工程学会１９８９年学术会议论文集。

１９８９．１０ＲＣ弯桥截面设计的计算模型分析张敬珍陈偕民徐岳（长安大学公路学院）摘要：随着立交桥数量的不断增多，弯桥也开始被广泛使用。

但精确的设计理论还有待进一步完善和深入研究。

弯桥的受力较直桥复杂得多，截面设计相应难度大，而弯桥的截面设Ｒｃ弯桥截面设计的计算模型分析７１３计是弯桥安全性、耐久性的一个决定性工作。

为什么有些桥梁是弯的？一、桥梁结构设计的考虑因素桥梁是连接两个地理位置的重要交通设施，而桥梁设计的主要目标是保证它们的安全和耐久性。

因此，在设计桥梁时，工程师必须考虑一系列因素，其中包括地质条件、交通负荷、气候影响等。

1. 地质条件地质条件是桥梁设计中的一个重要考虑因素。

某些地区的地质条件可能不太稳定，如软弱土壤或岩石断层等。

在这些情况下，传统的直线桥梁设计可能无法满足承载能力的要求。

因此，为了满足安全性和耐久性的需求，工程师可能会采用建立弯曲形状的弯桥结构。

2. 交通负荷桥梁通常会承受来自车辆和行人的交通负荷。

交通负荷的分布可能是不均匀的，尤其是在城市地区。

为了均匀分配负荷，防止桥梁扭曲或变形，工程师可能会采用弯桥的设计。

这种设计能够更好地分散负荷，并提供更均匀的结构。

3. 气候影响气候条件也是桥梁设计过程中需要考虑的因素之一。

一些地区可能经历高风速、大雨、雪等极端气候条件。

为了抵抗这些影响，工程师可能会设计出承载能力更强的弯桥结构。

弯曲的形状可以提供更大的稳定性和抗风能力，确保桥梁在恶劣气候条件下依然安全可靠。

二、弯桥结构的优势相比传统直线桥梁，弯桥结构具有一些独特的优势和特点。

1. 均匀负荷分布弯桥的设计可以有效地分散负荷，使桥梁各个部分能够承受均匀的力量。

这有助于减少局部结构的应力，提高桥梁的整体稳定性。

2. 减少变形和扭曲弯桥结构可以有效地减少由于交通负荷和环境影响而导致的桥梁变形和扭曲。

弯桥能够承受更大的荷载，并在不均匀负荷下保持结构的稳定，从而延长桥梁的使用寿命。

3. 抗风能力强弯曲形状能够提高桥梁的抗风能力。

在强风区域，直线桥梁可能受到侧向风力的影响而发生结构失稳。

弯桥结构能够通过优化桥梁的外形来减小风对桥梁的作用力，提高桥梁的整体稳定性。

4. 弯桥美观独特与传统的直线桥梁相比，弯桥设计更具有艺术感和美观独特性。

一座弯桥的曲线形状可以为城市景观增添别样的风采，成为地标性建筑。

总结：为了保证桥梁的安全性和耐久性，工程师在桥梁设计中会考虑地质条件、交通负荷和气候影响等因素。

中小跨径弯斜桥设计探讨摘要：随着我国经济的发展，交通运输业也得到了巨大的发展。

桥梁身为交通运输中的重要组成部分，在设计时不仅仅需要具有实用性，还需要具有一定的美学性。

中小跨径弯斜桥是弯斜桥梁的一种，在设计时需要考虑多种因素，并且遵照其设计原则制定设计流程。

本文将结合实例对中小跨径弯斜桥的设计进行探讨。

关键词：中小跨径；弯斜桥；设计前言：中小跨径弯斜桥的设计是一个系统的工程，它具有着灵活性与复杂性的特点。

其灵活性体现在它在满足其基本功能后，整体的外观形式具有多样性，在设计及施工时可以采取多种方法，而它的复杂性体现在对中小跨径弯斜桥进行设计时需要考虑周围的客观环境，气候的影响以及桥跨的机构类型等。

从这两种特性入手，我们可以进行相对具体的分析。

一、中小跨径弯斜桥设计思路中小跨径弯斜桥在形式的选择上应该根据地势、地以及平曲线半径等多种因素进行考虑，桥梁的平面布置要满足整体线型布置的要求，让桥梁与履行形成协调的配合。

在其设计时应该注意到其受力特征、标高、中线的控制以及影响因素[1-2]。

（一）中小跨径弯斜桥受力特征中小跨径弯斜桥受到荷载作用，因为曲率的影响会发生扭转与翘曲变形这样的现象，桥梁同时承受着剪、弯和扭的共同作用，因此，对于它们的互相耦合作用需要在对中小跨径弯斜桥进行设计时重点关注。

（二）标高、中线的控制在中小跨径弯斜桥设计时，应该对标高、中线的控制有所重视，因为纵断面上存在竖曲线与纵坡度、横断面上存在单项坡度与桥面超高，平面上又存在着平曲线，因为这些情况的出现，对于标高及中线精确程度的控制是十分复杂的。

所以，在中小跨径弯斜桥进行具体的设计时，应该对这一方面进行反复的审核，进行反复地检查，并且按照严格的要求对此进行控制。

（三）中小跨径弯斜桥影响因素中小跨径弯斜桥的影响因素包含多种，需要对自然因素和施工方法、类型选择上都进行充分地考虑。

如桥梁所处位置的自然地理特征会对桥跨的设计产生制约的作用，而对墩台的布置方向等方面也有着影响，像一般的简支梁就很适合本文所分析的中小跨径弯斜桥。

某20mT形梁桥（弯桥）设计心得1，设计前注意事项1.1准备参考资料（已有图纸，2本规范，百度）。

1.2明确设计内容。

1.3了解设计大概顺序及易出错细节。

1.4对CAD几个常用命令的熟悉。

L:直线O:偏移+数据REC：矩形E：删除RO：旋转MI:镜像M移动DI：测量TR：裁剪EX：延伸CO:复制ED：编辑PO：点A：圆弧RE：刷新2，开始顺序2.1浏览参考图纸，了解布置与格式。

常用线宽：0.18 用于细线如标注线等。

0.30 用于粗线，如轮廓线等。

字体：根据图纸设定，如仿宋。

自高根据具体情况确定。

2.2平面布置布梁2.3图测水平面的各种距离参数。

2.4将需要数据汇总，学习理解高程表。

并带入测量数据，得到纵坡等参数。

2.5立面布置，根据高程表，平面布置图，通用图进行高程计算。

2.6盖梁和桥台的配筋，材料明细。

2.7桥墩，垫石，挡块以及其他附属设施的配筋。

（参考已有图纸布置）。

2.8注意对设计过程中常用的规范内容做总结。

3，重点内容3.1平面布梁内容：主梁长，悬臂长。

3.1.1要求：以20mT梁为例，布梁时，梁长范围在19~21m范围内，梁翼缘悬臂长度应小于等于 1.4m，在此要求下布置主梁，并测出角度。

主梁垂直间距根据通用图确定，采用为2.4m。

3.1.2方法：1，根据控制尺寸要求，控制主梁平行且水平间距为2.4m，通过调整主梁与盖梁角度以及主梁在盖梁上的水平位置来使主梁满足以上要求。

2，平面布梁完成后，参考实例，绘制《T梁布置图》，并根据已有资料，完成《曲线要素表》。

3.1.3注意：1，各主梁平行，所以应注意调节时与盖梁夹角相等2，当主梁角度变化时，与盖梁相交的角度会随之变化，应注意盖梁端部主梁的支撑情况，适当延长或减小盖梁的长度。

3.2，测量平面尺寸当平面布梁满足以上要求，尺寸确定时，测量相关的平面尺寸3.2.1方法：在CAD图形中，逐跨测出尺寸：各条主梁水平投影长，主梁与垂直方向夹角，主梁在盖梁投影的斜间距。