曲线钢箱梁的计算与研究

曲线钢箱梁步履式顶推施工稳定性仿真分析摘要：通过有限元软件Midas/Civil研究此类桥梁在顶推工程中梁体的整体及局部受力特点，分析小半径、大纵坡对钢箱梁顶推及其空间形态的影响，以及等高梁预拱度设置对顶推施工的影响等难点及解决的关键技术。

关键词：曲线钢箱梁; 步履式顶推；稳定性分析1 工程简介在建某互通匝道桥，跨径布置为40+65+40m，主梁部分采用全焊接单箱双室横断面的钢箱形等截面连续梁，梁高2.5m，梁宽12.75m，箱梁底板宽7.83m，桥面设6%横坡，横坡由梁底水平、左右腹板高差形成，腹板按铅锤设计，腹板厚度为16mm，顶板厚度为16mm，底板厚度为16-20mm，箱梁悬臂长为2.5m，悬臂端部高度为350mm，悬臂根部高度为650mm。

主梁标准段每隔3m设一道12mm横隔板，每两道横隔板之间1.5m位置设一道12mm框架式隔板，在边支点和中支点位置设置20mm加厚隔板，并设置24mm支座支撑加劲肋，所有横隔板均为沿设计线径向布置。

钢箱梁沿路线设计线全长145m，采用Q345qC钢材。

2 顶推方案及数值模型为准确模拟顶推施工过程中钢箱梁、钢导梁等相关受力及变形情况，细分为71个施工阶段，其中为准确模拟钢导梁的受力情况，由于钢导梁较轻，为避免1#节段钢箱梁顶推时，LS2号步履机出现脱空，第一个阶段安装完钢导梁与1#钢箱梁后，采用吊装的形式往顶推方向移动6m后，再进行顶推。

对2~7号梁段的顶推细分每2m一次顶进，其余顶推过程细分为吊装该梁段，顶起，顶推到位。

本桥采用Midas\civil2019对顶推过程进行了施工模拟，进行了三维空间结构分析。

由于此桥为弯桥，且临时墩与主梁轴线方向有一定夹角，为准确模拟其空间受力情况，因此使用空间梁格模型法对顶推过程进行模拟计算。

图1 主梁横断面划分图模型共分为527个单元，810个节点，计算模型如图所示：图2 计算模型图3顶推工况分析3.1 钢箱梁顶推计算结果由于模型施工阶段划分较多，为节省篇幅，根据钢箱梁吊装分段，选取其中十三个关键过程工况的结果，并针对每个关键过程列举出关键的受力阶段。

曲线形钢箱梁桥的施工要点研究摘要：本文结合具体施工项目，对曲线形钢箱梁施工技术与质量控制要点进行讨论，并阐述了曲线形钢箱梁施工中的管理办法。

通过加强对曲线形钢箱梁的施工管理力度，能切实的提高建设质量，有效的避免不必要的成本浪费，降低施工中存在安全风险，保证工程质量。

关键词：曲线形钢箱；质量控制要点；施工管理一、工程概况本栈桥为人行桥，位于田村和沐白村之间，跨越好溪，桥头与景观绿道衔接。

桥型采用连续钢箱梁桥，桥跨布置为（2×20+3×25+3×25)m，位于圆曲线段上，桥面宽度为5.5m(净宽5m)，桥梁全长194m。

二、施工方案和施工顺序整段钢梁的施工方式采顶推法施工，在施工阶段中，首先对准备工作内容进行复核，保证准备工作完善，在此之后首先开挖墩台基础，开挖中要做好基坑以及边坡的防护工作。

在墩台基础施工中，要对土体进行观测并加以维护支撑，保证平衡。

台背填土分层压实至二分一处，然后进行钢箱梁吊装作业，待钢箱梁架设完毕后，再进行填土至设计标高[1]。

三、施工技术与质量控制要点施工质量是工程的关键，因此整个施工阶段中要严格按照有关规范内容。

在施工正式开展前，首先要对数据进行校核。

各单位要保证数据与原设计相符，重点校核路线平纵断面以及桩位坐标等数据。

数据一旦出现问题，要及时联系设计部门进行变更设计，并结合现场的实际情况，对施工图以及相关文件进行修改，制定切实可行的施工组织计划，确保项目的质量安全。

在施工工艺的选择中，工艺的选择对整个工程会产生较大的影响，并且在选定施工工艺时，要考虑同时展开多个工作面施工的要求，保证施工整体进度。

在此将结合整个工程中不同阶段的特点，对施工技术和质量控制要点进行探讨[2]。

（一）施工准备阶段在施工阶段中，各单位完成任务分配后，要对设计图纸和相关资料认真研究核对，清晰图纸内容，以免施工中出现严重错误。

施工准备阶段要重点对建设范围内的相关建筑等进行核实，如发生施工冲突或存在危险因素，要及时进行排查处理，保证施工安全。

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。

2020年第12期北方交通—9 —文章编号：1673 - 6052(2020)12 - 0009 - 04DOI ：10.15996/j. cnki. bfjt. 2020.12.003曲线简支钢箱梁计算分析杨磊（辽宁省交通科学研究院有限责任公司沈阳市H0015）摘 要：城市立交受场地限制，往往会设置小半径曲线匝道，对桥梁的布置要求较高。

结合工程实例，对设置于小半径曲线匝道上的简支钢箱梁进行计算，对此类钢箱梁的应力情况及偏载作用下的抗倾覆能力进行分析总 结。

关键词：曲线钢箱梁;计算分析;抗倾覆中图分类号：U44& 21 + 3文献标识码：B1项目概况目前弯梁桥在现代化的公路及城市立交中的数量逐年增加,应用逐渐普遍,尤其在互通式立交的匝道桥设计中更为广泛，受地形及场地条件的限制，往往会出现许多小半径的曲线线型，此类桥梁具有斜、弯、坡等特点,给桥梁的线型设计和构造处理带来了很大困难。

由于弯桥的受力复杂，因此，在结构设计中，需对弯桥进行全面的整体的空间受力计算分析，只采 用横向分布等简化计算方法，不能满足设计要求。

必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、汽车活载等荷载进行详细的受力分析,充分考虑其结构的空 间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。

结合工程实际，对处于小半径曲线匝道上的简 支钢箱梁进行分析。

A3-A4简支钢箱梁的道路设计线偏中设置,与桥梁横断中心线偏移2m,设置于曲线外侧，道路设计线位于平曲线上，曲线半径45m,按桥下地面匝道通车净宽要求，需设置跨径28m 的简支桥梁，桥宽9. 8m ,综合考虑结构受力、施工条件等因素，采用简支钢箱梁结构。

箱梁横坡为单向2%,横坡通过 调整主梁腹板高度来形成。

简支梁端横向各设置两个球型钢支座，其中含一个固定型支座、一个横向支座、两个双向活动支座。

2钢箱梁构造设计如图1所示，桥宽9. 8m 钢箱梁为单箱三室断面，梁高（桥梁横断中心处）2. 15m,梁端局部配重段 箱梁横断面为单箱四室。

曲线梁桥设计理论研究奚政锋发布时间：2022-06-30T10:10:12.198Z 来源：《建筑模拟》2022年第4期作者：奚政锋[导读] 按照曲线形状的不同曲线梁桥可以分为圆曲线、缓和曲线、圆曲线与缓和曲线组合型曲线桥。

我们通常将曲率半径小于 100m的曲线桥称为“小半径曲线桥”奚政锋重庆交通大学1. 曲线梁桥的分类按照曲线形状的不同曲线梁桥可以分为圆曲线、缓和曲线、圆曲线与缓和曲线组合型曲线桥。

我们通常将曲率半径小于 100m的曲线桥称为“小半径曲线桥”。

2. 曲线梁桥的受力特点（1）弯扭耦合作用曲线梁桥由于曲率的存在，弯扭耦合效应产生的附加扭矩会加大结构的挠曲变形，因此对于曲线梁桥的设计应该予以额外重视。

（2）曲线梁内外侧受力不均匀由于偏载效应，曲线梁桥梁体可能产生较大的扭矩，使得其向外发生扭转。

（3）梁体横向爬移在整体升降温作用、制动力、离心力作用下，曲线梁桥会发生沿径向不可恢复的位移，过大的梁体爬移会导致最后梁体的倾覆。

（4）竖向挠曲变形在弯扭共同作用下曲线梁桥的挠曲变形将比相同跨径的直线梁桥大。

（5）支座布置形式不同的支承方式将直接影响到全桥的内力分布。

3. 曲线梁桥的分析计算理论及基本微分方程3.1曲线梁桥常用分析计算理论针对不同的曲线桥结构型式，大概可以分为解析法、半解析法和数值法。

3.2曲线梁桥的基本微分方程（1）曲线梁桥的平衡微分方程建立在弯曲与扭转共同作用下的曲线梁平衡微分方程，利用曲线梁微段的空间平衡条件，建立六个平衡方程式。

若令，并设，即成为我们熟知的直梁静力平衡方程。

（2）曲线梁的几何方程曲线梁的“弯扭稱合”效应使得其轴向位移u、径向位移v、竖向位移w和截面扭转角相互影响，为描述曲梁变形与位移分量之间的复杂关系，建立曲线梁的几何方程。

在方程中，若令，即成为我们熟知的直梁几何方程。

4. 混凝土曲线梁桥建模方法的概述4.1单根梁法、以直代曲法建模方法概述4.1.1单根梁法利用 Midas/Civil 对混凝土曲线梁建立单根梁桥模型时，软件不能直接模拟曲线梁桥，只能用直线微段来代替曲线形成整体上的曲线梁桥。

黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI2019年第7期(总第305期)No. 7,2019(Sum No. 305)大跨径曲线连续钢箱梁桥设计向红，曾爱(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳550008)摘要:针对下穿高速铁路,上跨河流和工厂的山岭重丘复杂地形条件，采用大跨径曲线钢箱梁桥进行跨越,对主跨144 m U曲线连续钢箱梁进行了设计和计算，为山区交通、地形复杂条件下的城市道路连续钢箱梁桥设计提供参考。

关键词：大跨径；曲线梁;钢箱梁中图分类号:U442 文献标识码:A 文章编号：1008 -3383(2019)07 -0128 -081工程概况某大桥工程方案左、右两幅分别下穿高铁，同 时跨越河流及污水处理厂，为了避让，采用S 型曲 线分别穿越。

左/右幅桥梁全长390/442 m,其余为 路基段。

全线地形以山岭重丘为主，地势起伏较 大,结合沿线情况与功能、景观、环保等要求，分别 采用不同的结构形式与施工方案进行比较。

在新 建桥型及跨径的选择上要充分考虑地形地势、现有 铁路桥墩及污水处理厂、所跨河流的影响，在桥梁 下部结构设计中应综合考虑场区地质情况和施工 条件等因素。

考虑到连续钢箱梁结构方案在适应 场区特点，环境保护要求、保证施工工期方面优势 比较明显，因此将连续钢箱梁结构作为本桥施工图 设计方案。

道路等级为城市主干道，单幅桥宽 n m,荷载标准为城市-A 级，设计时速50 km/h 。

2主桥上部钢结构设计左/右幅主桥分采用(86 +140 +80)/(77 + 2 x 190 +77 ) m 变截面连续钢箱梁，引桥采用跨径为 40 m 等截面钢箱梁°下面仅介绍左幅(80 +140 + 86) m 三跨变截面连续钢箱梁°左幅主桥跨中及端部断面中心梁高3 500 mm , 主墩顶断面中心梁高6 500 mm,梁高按二次抛物线 变化。

通工程中，并且取得了很好的使用效果。

再者，由于钢箱梁自重较轻，同等跨径时可采用较小的梁高，梁体外观轻盈，可取得较好的景观效果。

1连续曲线钢箱梁的主要特征根据以往城市立交桥设计经验，跨径30~60 m 连续钢箱梁时一般可满足立交桥的总体布置要求，对于这些中等跨径的钢箱梁可采用等高度断面[1]。

与混凝土连续箱梁不同，连续钢箱梁有以下一些明显的特点：①钢结构的自重质量较轻，其单位面积质量要远远低于混凝土连续结构；②钢材凭借其较强的抗拉压性能，可通过调整钢板的厚度来满足受力需求。

③钢箱梁采用工厂加工制作，临时墩支撑，分段吊车安装就位，施工方便快捷，对现况道路交通影响小。

④钢箱梁梁高较小，可取得较好的景观效果。

尽管钢箱梁优点众多，但其加工复杂，技术要求高，需要专业的加工队伍，且造价和后期维护费用较高。

2小半径曲线钢箱梁的常见病害及成因小半径曲线钢箱梁作为曲线梁的一种，自然继承了曲线梁的不足和缺点，同时因其自身的特殊性，其常见病害表现在如下几个方面[2]。

（1）梁体向曲线外侧径向侧移。

曲线匝道桥一般都是单向行驶，在活载的离心力和制动力作用下，主梁容易产生向曲线外侧及汽车制动力方向的水平错位。

当支座布置不合理时，在上述径向力和切线力作用下，严重时可使主梁滑落。

（2）梁体曲线内侧支座脱空及整体倾覆。

钢箱梁相对混凝土梁自重较轻，当支座设置不合理时，可提供的抗扭能力低，在车辆活载作用下曲线内侧的支座往往会出现脱空现象。

在极端偏载情况下甚至可能出现梁体整体倾覆的现象。

现实中经常出现重车列队偏载在一侧行驶或停车的情况，最终导致梁体整体倾覆。

摘要 对于受地形、地表及地下构筑物限制的城市桥梁，曲线钢箱梁因交通影响小且施工工期较短而成为首选。

曲线钢箱梁受力复杂，与直线桥梁相比更具设计难度，一旦设计不合理，将会对后续使用产生一系列后果。

本文通过分析曲线钢箱梁的受力特征、常见病害及成因，结合某小半径曲线钢箱梁的实际设计案例，对其设计要点进行探讨，以期为同类型曲线钢箱梁的设计提供借鉴和参考。