曲线梁桥受力特征及抗倾覆性研究

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。

曲线段钢—混凝土组合连续梁桥受力行为数值研究曲线段钢—混凝土组合连续梁桥是一种新型的桥梁结构形式，它将钢结构和混凝土结构相互融合，同时充分发挥了两种材料的优势，使得结构更为轻盈、耐久、美观。

在该结构中，钢筋混凝土桥面板与钢箱梁通过连接件相互连接，形成一体化的受力体系。

为了研究曲线段钢—混凝土组合连续梁桥的受力行为，可以采用有限元数值模拟方法进行分析。

该方法可以对桥梁结构的各个部位进行细致的建模，考虑各种受力因素的影响，并计算结构的应力、应变和变形等参数。

具体来说，数值研究的步骤包括以下几个方面：
1. 建立数值模型：根据实际的桥梁结构形式和尺寸参数，借助
计算机软件建立相应的三维有限元模型。

2. 确定边界条件：根据实际情况设置桥梁的荷载、支座约束和
边界条件等信息，以保证模拟结果的准确性。

3. 分析桥梁受力行为：采用有限元方法，在荷载作用下，分析
曲线段钢—混凝土组合连续梁桥各个部位的应力、应变和变形等参数，并对其受力行为进行评估和优化。

4. 对比试验结果：将数值模拟结果与实际试验数据进行对比，
验证数值研究的准确性和可靠性。

总之，通过数值研究曲线段钢—混凝土组合连续梁桥的受力行为，可以更好地了解该结构的力学特性和工作性能，为其设计和施工提供科学依据。

同时，也有助于改进和优化该结构的设计方案，提高桥梁
的质量和安全性。

山区曲线梁桥弯扭耦合机理与抗倾覆设计要点摘要: 曲线梁桥是山区高速公路建设的常用桥型结构。

论文总结了曲线梁桥的弯扭耦合受力特点及形成的结构性能，并针对目前广受关注的梁桥倾覆事件，分析了曲线梁桥横向倾覆机理，从而提出了抗倾覆设计措施和方法，以提高山区曲线梁桥的设计安全和长期运营性能。

关键词：山区；曲线梁桥；弯扭耦合；独柱墩；倾覆；设计措施1 前言完善交通运输基础设施建设，提升公路设计与运营质量，是我国现阶段公路设施建设的主要目标。

然而，由于我国地域广阔，人口散布，为了满足不同区域的经济交流和社会沟通，不可避免需要在山区环境建设高速公路。

山区环境地形和地貌复杂，高速公路桥梁的建设势必需要满足路线的规划要求，因此存在诸多曲线梁桥结构型式，主要存在复杂地形区域、高速公路立体交叉工程、大型桥梁引桥等情况中[1]。

曲线梁桥结构型式优美，设计效果美观，且为了缩减桥梁下部基础设施空间，往往采用中间独柱式墩柱。

但由于曲线梁桥显著的弯扭耦合特性，使得虽然采用中间独柱墩结构型式合理，但存在很大的横向倾覆安全隐患问题。

自2007年以来，我国已经发生了多起独柱墩式梁桥的横向倾覆事故。

包头市民族东路高架桥引桥于2007年10月23日被三辆货车压翻，该桥采用中间独柱墩型式，跨径35m宽25.5m。

津晋高速公路闸道桥在2009年7月15日发生坍塌事故，事故原因是3辆严重超载货车140.22t, 142.28t, 146.72t，该桥采用单支座布置形式。

浙江省上虞市春晖互通匝道2011年2月21日发生侧倾事故，桥梁同样采用独柱墩结构。

哈尔滨阳明滩大桥引桥2012年8月24日发生桥梁倾覆，该桥采用中间独柱墩支撑。

广东省粤赣高速公路河源段独柱墩匝道桥2015年6月19日发生倾覆倒塌[2]。

这些独柱墩式曲线（接近直线）梁桥的倾覆事件，使得业内对于曲线梁桥的设计更加慎重。

论文分析山区环境建设的曲线梁桥结构，从结构受力特点上分析曲线梁桥的弯扭耦合机理和影响弯扭耦合的设计要素，并以独柱曲线梁桥为结构背景分析其倾覆机理，从而提出抗倾覆设计要点和方法，保障山区曲线梁桥的结构设计与运营安全。

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。

对曲线梁桥的研究总结报告摘要：曲线梁桥指的是平面线形呈某种曲线形状的梁桥。

从平面形状来看，曲线梁桥大多数位于圆曲线上，有时也会位于缓和曲线上。

根据孔跨布置和地面构筑物的要求，曲线梁桥分为扇形曲线梁桥或斜交曲线梁桥，由于斜交曲线梁桥受力更复杂，设计者往往尽量采用曲线梁桥。

本文就当前曲线梁桥的基本情况、受力特点、设计理论以及有限元模型的建立进行分析。

关键词：曲线梁桥、设计理论、有限元模型1概述城市现代化建设的发展使得城市交通系统的压力增大。

为保证城市交通顺畅，迫切需要更新原有的道路设施和开辟新的交通线。

以桥梁结构物布置为主的路线线型布设已无法满足高等级公路线型标准的要求，因此桥涵结构物的布置必须以路线线型布设为主，曲线梁桥由于能适应特殊线形需要且更具有曲线结构线条平顺、流畅、明快的美学价值，在现代化的公路立交及城市立交中的应用已十分普遍。

2曲线梁桥受力特点(1)弯桥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为“弯-扭”耦合作用，使得弯桥的外边缘挠度大于内边缘挠度，且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显；（2）弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外侧变大、内侧变小的倾向，内侧甚至产生负反力；（3）弯桥的中横梁，除具有直线桥中的功能外，还是保持全桥稳定的重要构件，与直线桥相比刚度较大；除影响直线桥受力特性的因素,与曲线桥受力特性有关的主要因素有：圆心角、桥宽与曲率半径之比、弯扭刚度比。

本文从圆心角和曲率半径两个方面对弯桥受力特性进行分析。

3曲线梁桥的设计理论3.1 纯扭转理论即将曲线梁桥结构作为集中在梁中心线处的弹性杆件来处理。

该理论概念清楚、计算简便，但未能考虑杆件截面翘曲、畸变的影响。

3.2 约束扭转理论1939-1940年，苏联学者乌曼斯基提出了闭合截面弹性薄壁杆件的计算理论，其基础是先假定截面周边不变形，其次假定可从自由扭转的纵向位移表达式中导出约束扭转位移表达式。

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。

公路　２０１４年１０月　第１０期ＨＩＧＨＷＡＹ　Ｏｃｔ．２０１４　Ｎｏ．１０收稿日期：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿２０１３－１１－２１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｎｄＳｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆＢｒｉｄｇｅ　Ｂｅａｒｉｎｇｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｈｉｓｔｏｒｙ　ＡｎａｌｙｓｉｓＰＡＮＧ　Ｂｏ，ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇ（Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｓｕｒｖｅｙ　＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｅｎｄｕｌｕｍ　ｂｅａｒｉｎｇｓ，ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｅｎｄｕｌｕｍ　ｂｅａｒｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｔ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｅａｒｉｎｇｓ　ａｒｅｃａｒｒｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓａｎｊｉａｎｇｋｏｕ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　Ｅ１ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ　ａｒｅ　ｓｉｍｉｌａｒ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅ２ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｔｈｅ　ａｓｅｉｓｍｉｃ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｅｎｄｕｌｕｍ　ｂｅａｒｉｎｇｓ　ｉｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｐｏｔ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｅａｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｈａｖｅ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｌｏｎｇ　ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｅａｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｌｙ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｇｉｏｎ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｓｅｉｓｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｅｎｄｕｌｕｍ　ｂｅａｒｉｎｇ；ｐｏｔ　ｒｕｂｂｅｒｂｅａｒｉｎｇ；ｔｉｍｅ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　文章编号：０４５１－０７１２（２０１４）１０－０１４３－０５ 中图分类号：Ｕ４４１．５ 文献标识码：Ａ小半径曲线梁桥抗倾覆性能研究陈彦江１，王俊华１，闫维明１，顾大鹏２，程永欢１（１．北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室　北京市　１００１２４；２．北京国道通公路设计研究院股份有限公司　北京市　１０００５３）摘　要：依据曲线梁桥弯扭耦合的受力特点，通过力矩平衡原理与几何关系推导出了其抗倾覆稳定性系数计算公式，并提出以该公式为依据进行抗倾覆验算。

立交桥独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析
林俪昕
【期刊名称】《福建建设科技》
【年(卷),期】2022()6
【摘要】为对运营多年的厦门海沧大桥东渡立交进行加固,提高其抗倾覆安全系数,通过现场调查及数值分析方法,对独柱墩匝道桥抗倾覆的风险进行评估,并提出联合加固措施及施工技术。

研究表明:(1)东渡立交桥有4联桥联端支座存在脱压风险,需进行加固改造;(2)加固设计采用新增混凝土盖梁改为多支撑体系,即利用原独柱墩身,在独柱墩顶端(横桥向)增加扩大端,新增扩大端顶面安装2个板式橡胶支座;在两侧腹板上增设钢牛腿,新增支座置于钢牛腿下方。

(3)采取加固措施后,对联端支座脱压的可能性进行验算,验算结果不存在支座脱压的情况。

计算及实践表明,东渡立交经过抗倾覆加固后,安全系数提高,加固方案可供同类工程参考。

【总页数】5页(P92-95)
【作者】林俪昕
【作者单位】厦门市高速公路建设开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U44
【相关文献】
1.独柱墩连续曲线箱梁桥抗倾覆稳定性研究
2.曲线独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆稳定性研究
3.独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析研究
4.基于新规范的独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析
5.既有独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆稳定性分析及加固
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S型曲线钢箱梁桥空间受力特性研究随着社会经济和交通科技的快速发展，曲线钢箱梁桥由于其结构自重轻、建筑高度小、受力性能好、制作精度高、施工周期短等优点，广泛应用于高速铁路、高速公路、城市快速路及其他各等级桥梁工程之中[1]，发展前景广阔。

然而曲梁自身的力学特性较直梁更为复杂，且钢箱梁又为典型的空间薄壁构件，在弯扭耦合作用下，曲线连续钢箱梁即使由恒载引起的应力分布也较为复杂，实际工程中便曾出现对其受力情况分析不全面而引发的的坍塌事故。

S型曲线连续钢箱梁桥则存在更为复杂的弯扭耦合效应，并因此引发较大的截面扭转、支座反力不均等现象，其纵横向剪力滞效应也更为显著[2]。

而既有桥梁剪力滞研究多集中在混凝土箱梁方面，基于实体单元分析曲线连续钢箱梁剪力滞效应的文献相对较少[3]，同时也缺乏其剪力滞系数沿全桥纵向的变化规律研究。

此外，虽然也可采用正交异性板法[4]、比拟杆法[5]、能量变分法[6-8]等对其力学行为进行分析，但计算较为复杂，不便于工程应用。

故有必要对该类桥梁的实际空间受力特性进行仿真分析，对其应力分布及剪力滞效应有更清楚的认识，以确定出结构在最不利工况之下的最不利部位，从而指导该类桥梁的设计和施工。

本文针对曲线梁桥的空间效应和剪力滞问题展开研究，以S型曲线钢箱梁桥作为分析对象，首先根据有限元理论，采用Midas考虑翘曲变形的七自由度梁单元和Ansys软件的Shell181壳单元，对一座四跨S型曲线连续钢箱梁桥进行全桥空间精细化仿真建模，以减少传统简化计算时因自由扭转假设、边界条件假设及横向尺寸效应假设等所引起的失真，从而对其空间受力特性进行更为可靠的分析，研究其在不同荷载作用之下的结构位移、截面应力、支座反力及自振特性，并找出结构的最不利部位及其应力分布规律。

为进一步研究其剪力滞效应，本文基于Ansys计算结果对该桥各关键截面顶板的剪力滞效应展开分析，得出其剪力滞系数的纵横向变化规律，为今后类似桥梁的设计提供参考。

112总526/527/528期2020年第04/05/06期（2月）1 抗倾覆系数分析理论连续梁桥抗倾覆问题是将主梁作为一个刚性体进行分析，以最容易发生转动的旋转轴求矩，确定由偏心荷载引起的转动力矩和由刚形体自重引起的转动力矩的大小关系。

为对桥梁的横向倾覆过程进行合理简化并推导其抗倾覆稳定系数的计算公式，先给出以下五条假定：（1）将桥梁结构在横向认为是一个平面结构，整体倾覆即结构的刚性偏转；（2）桥梁的自重位于结构中心、外部荷载在整个结构范围内均匀分布；（3）主梁结构的配筋、构造或材料满足设计要求，不会在偏心荷载情况下发生局部破坏；（4）将结构视为刚性受力构件，不考虑受力与变形的相互叠加效应；（5）桥墩结构的配筋、构造或材料满足设计要求，不会在偏心荷载情况下发生局部破坏。

采用抗倾覆稳定系数K 表示桥梁结构的抗倾覆能力，表达式如式（1），当K ＞1时，桥梁结构可以抵抗偏载引起的倾覆力矩[1]。

（1）以3跨曲线连续梁为例，翻转轴扭转方向异侧的桥面面积用S 1表示；翻转轴扭转方向同侧的桥面面积用S 2表示。

对于曲线梁，翻转轴为两桥墩支座连线或两桥台一侧支座连线，当连线重合时为最不利情况，如图1所示。

可得抗倾覆稳定系数K 可以表达为式（2）。

（2）式中，。

由式（2）可以看出，曲线梁桥的抗倾覆影响因素主要有：桥梁全长L 、桥面宽度B 、单位面积重量p 、支座间距C 、横向最不利布载到外边缘的距离a 。

本文以一座（29+43+35）m 曲线连续钢箱梁桥为背景工程，对其进行抗倾覆设计参数研究。

2 上部结构设计参数研究为对比不同截面类型的连续梁桥的抗倾覆性能，选三种主梁截面：混凝土梁截面、钢混叠合梁截面和钢箱梁截面，支座间距保持一致，具体截面对比方案见图2：为便于识别结构的抗倾覆性能，在极端偏载位置施加荷载组合（1.2×恒载+x ×汽车荷载），以桥梁结构出现负支反力时对应的汽车荷载系数x 为指标进行对比。

曲线梁桥设计要点分析引言在国内大中城市道路的立体交叉工程中，曲线梁桥是实现各个方向交通联结的必要手段；另外在城市高架桥和高大桥梁两端的引桥工程中，由于交通功能的要求和地形条件的限制，也多采用曲线梁桥，可以说曲线梁桥己经成为高速公路、城市立交、高架桥梁中的基本结构形式。

从工程实际出发对曲线梁桥设计中存在的一些问题进行了深入的研究具有一定的工程實用价值。

1曲线梁桥的受力特点1.1梁体的弯扭耦合作用曲梁在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩，并且互相影响。

使梁截面处于弯扭耦合作用状态，其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多．这是弯梁曲线桥独有的受力特点。

弯梁曲线桥由于受到强大的扭矩作用，产生扭转变形，其曲线外侧的竖向挠度大于同跨径的直桥；由于弯扭耦合作用，在梁端可能出现翘曲，当梁端横桥向约束较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势。

1.2内梁和外梁受力不均在曲线梁桥中，由于存在较大的扭矩，因而通常会使外梁超载、内梁卸载。

尤其在宽桥情况下内、外梁的差异更大。

由于内、外梁的支点反力有时相差很大，当活载偏置时，内梁甚至可能产生负反力，这时如果支座不能承受拉力，就会出现梁体与支座的脱离．即“支座脱空”现象。

1.3下部受力复杂由于内外侧支座反力相差较大，使各墩柱所受垂直力出现较大差异。

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。

综合以上曲线梁桥受力特点，故在独柱支承曲线梁桥结构设计中，应对其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。

必须对其在承受纵向弯曲、扭转和翘曲作用下，结合自重、预应力和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。

2下部支承方式对曲线桥内力的影响曲线梁桥的不同支承方式，对其上、下部结构内力影响非常大，根据其结构受力特点一般采用的支承方式为：在曲线粱桥两端的桥台或盖梁处采用两点或多点支承的支座，这种支承方式可有效地提高主梁的横向抗扭性能，保证其横向稳定性。

例析曲线梁桥抗倾覆问题1 引言曲线梁桥能很好地克服地形、地物的限制，可以让设计者较自由地发挥自己的想象，通过平顺、流畅的线条给人以美的享受。

但是曲线梁桥的受力比较复杂。

在曲梁中，由于存在较大的扭矩，通常会出现“外梁超载，内梁卸载”的现象，这种现象在小半径的宽桥中特别明显。

另外，由于曲梁内外侧支座反力有时相差很大，当活载偏置时，内侧支座甚至会出现负反力，如果支座不能承受拉力，就会出现梁体与支座发生脱离的现象，通常称为“支座脱空”。

近年来，发生过多起桥梁整体倒塌事故，如2007年10月23日，三辆拉运钢板的奔驰半挂牵引重型货车和一辆轿车由南向北行驶至包头市民族东路高架桥上时，桥面突然发生倾斜，导致两辆载重汽车和一辆轿车随路面倾斜滑到桥底（如图1）。

2009年7月15日津晋高速港塘互通立交匝道桥倒塌事故（如上图2）。

其直接原因是：在单车道的A匝道桥上，为避让前方逆行车辆，3辆严重超载车辆密集停置并偏离行车道，车辆外轮距离右侧护栏内缘小于1米，从而形成巨大偏载，导致桥梁梁体向右侧倾斜而引起桥梁倒塌。

发生此类事故的桥梁大多有以下共同点：（1）整体式箱形梁桥；（2）直线桥或平曲线半径较大；（3）重载车靠行进方向右侧边缘行驶或停留；（4）倒塌桥梁大多是长桥，采用了独柱墩单支点设计，端横梁处双支座间距较小；（5）破坏形式表现为整体倾斜倒塌。

此类事故的接连发生也引起桥梁专业人士对曲线梁桥抗倾覆问题的讨论和深思。

2 曲线梁桥理论分析方法在进行曲线梁桥的空间分析时，将其分解为横桥向和纵桥向两个方向来进行处理，这样可以简化工作量。

横桥向的求解主要是采用横向分布方法求出横向分布系数，主要采用以下三种方法：（1）梁格理论梁格理论假定曲线梁桥结构中的主梁与横隔梁是处于弹性支撑关系的格构上，利用结点的挠度和扭角关系找出结力点，然后求出横向分布系数[4]。

（2）梁系理论将曲线梁桥沿纵向划分成各个主梁单元，横隔梁的刚度均匀的分布在桥面板上，主梁之间的连接用赘余力表示，然后用力法求解。

曲线桥抗倾覆稳定性及墩柱承载能力分析摘要：以某曲线独柱墩连续梁桥为例，采用公路-Ⅰ级中的标准车辆密布荷载作用的方式，根据独柱墩桥横向失稳的判别准则和计算方法，对独柱墩上增设钢盖梁，并在钢盖梁的两侧各增加1个支座加固方案下的支座脱空情况、抗倾覆稳定性、墩柱承载能力进行了验算分析。

验算结果表明其抗倾覆稳定性能满足要求，但墩柱承载能力不能满足要求，需进行加固处理。

关键词：曲线桥、支座脱空、抗倾覆、承载能力1、引言曲线独柱墩连续箱梁桥以其造型美观、结构轻巧、适应强性等独特优势在高速公路互通立交匝道桥中广泛应用，近年来，由于交通量的增大、车辆超载、桥梁劣化等不利因素，因超重车辆偏载导致的独柱墩桥梁倾覆倒塌事故时有发生，造成人员伤亡和重大财产损失。

对在役曲线独柱墩连续箱梁桥进行横向倾覆稳定性验算及改造加固的任务迫在眉睫。

本文以某曲线独柱墩连续箱梁为例，对其在独柱墩上增设钢盖梁，并在钢盖梁的两侧各增加1个支座的加固方案，通过建立空间有限元模型计算分析了支座脱空、主梁倾覆稳定性、墩柱正截面承载能力情况，为该桥梁加固方案实施的可行性及注意事项提供了参考依据。

2、计算分析内容2.1 支座计算支座脱空可认为是横向倾覆过程的开始，剩余未脱空支座位于一条直线时则可以认为是横向失稳的临界状态，在支座脱空计算中考虑《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）公路-Ⅰ级中的标准车辆密布荷载（含冲击力）标准值和成桥内力（自重、二期恒载、预应力、收缩徐变）标准值作用下支座反力是否为负（拉力）。

在作用标准值组合（汽车荷载考虑冲击作用）下，单向受压支座不应处于脱空状态。

2.2 主梁抗倾覆验算根据查阅的相关资料和《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》（征求意见稿），独柱墩桥梁抗倾覆验算的汽车荷载按照现行规范公路-Ⅰ级中的标准车辆荷载并采用密布形式验算，安全系数不小于3。

抗倾覆轴选取原则为抗倾覆轴外侧无支座。

对于曲线桥倾覆轴线确定方法为，当跨中桥墩全部支座位于桥台外侧支座连线内侧时，倾覆轴线为桥台外侧支座连线，当跨中桥墩全部支座位于桥台外侧支座连线外侧时，倾覆轴线取为跨中支座连线或一桥台外侧支座和跨中桥墩连线。

曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析
几点问题，施工特性及设计方法。

关键词：曲线梁桥，结构，施工
近年来，随着公路建设事业的快速发展，涉及到曲线梁的桥梁设计已经越来越多了，以往设计者希望通过调整路线方案，尽量避开这种结构形式，或由于曲线半径较大，采用以直代曲的形式，在桥梁上部（如翼缘、护栏等）进行曲线调整，以期达到与路线线形一致。

这些严格意义上说都不是曲线桥。

由于受原有地物或地形的限制，一些城市的立交桥梁和交叉工程的桥梁曲线半径比较小，桥墩基本上要设在指定位置，这种情况下只能考虑设计曲线梁桥。

1、曲线梁桥的力学特性
1.1曲线梁的受力情况
曲线梁桥能很好地克服地形、地物的限制，可以让设计者较自由地发挥自己的想象，通过平顺、流畅的线条给人以美的享受。

但是曲线梁桥的受力比较复杂。

与直线梁相比，曲线梁的受力性能有如下特点：（1）轴向变形与平面内弯曲的耦合；
（2）竖向挠曲与扭转的耦合；
（3）它们与截面畸变的耦合。

其中最主要的是挠曲变形和扭转变形的耦合。

曲梁在竖向荷载和扭距作用下，都会同时产生弯距和扭距，并相互影响。

同时弯道内外侧支座反力不等，内外侧反力差引起较大的扭距，使梁截面处于弯-扭耦合作用状态，其截面主拉应力比相应的直。

曲线独柱匝道桥抗倾覆荷载试验技术研究【摘要】汲取独柱曲线匝道桥梁倾覆事故的教训，结合现行的公路桥涵规范在抗倾覆性能方面的规定与要求，考虑超载车、重车对独柱墩桥梁的影响，本文通过曲线独柱墩匝道桥在正常使用状态下的杭倾覆能力试验，对该桥梁在最大偏心荷载下的抗倾覆性能进行验证，得出了一定的分析结果，为以后的桥梁加固与设计提供可靠、详实的资料，对桥梁的安全运营提供有力保障。

【关键词】曲线匝道桥；抗倾覆；荷载试验在高等级公路建设中，除特大桥梁外，一般中、小桥梁的平面布置要求服从公路线形，此时，曲线梁桥往往成为最优方案。

此外，高大桥梁两端的引桥，采用曲线梁桥可以有效的节省建设用地。

曲线梁桥除了能很好的适应地形、地物的限制，由于其结构线条平顺、流畅、明快，还能给人以美的享受，一座漂亮的曲线桥甚至可能成为城市一道风景，成为一座城市的象征。

独柱墩连续梁桥由于其截面形式的流畅、独柱墩占用桥下空间小、整体结构美观而受到青睐，广泛应用于匝道桥梁但由于其截而下缘有部分弧线、且独柱墩墩顶较窄，使得同墩顶支座布置的横向间距小人，在汽车偏载作用下，对结构抗横向倾覆稳定非常不利。

2005年9月17日威乌高速津文立交桥D匝道桥、2009年7月15日津晋高速公路港塘互通立交桥A匝道独柱墩桥梁因通行车辆偏载发生倒塌，2011年九大街跨京山铁路桥因通行车辆偏载发生翻转，险些坍塌，这次事故给我们桥梁工程师再次敲响了警钟。

本文以某独柱曲线匝道桥为例，在最大偏心荷载下，应用空间分析软件Midas对其倾覆稳定性进行了空间分析，并结合分析结果，对正在运营的独柱墩桥梁和以后的独柱墩桥梁的设计提出了新的要求。

1 工程概况某互通立交A匝道桥桥梁总长201m，跨径布置为：（22+23+22）+（22+23+22）+（22+23+22）m，曲线半径为70m。

上部结构采用钢筋混凝土现浇箱梁，梁高1.8m。

活载设计标准：按照载重75吨，3轴车最大轴重30吨的车辆，间距10m形成的特种车队荷载布置；桥梁宽度：桥宽8m，桥面布置为：0.5m（防撞护栏）+7m（行车道）+0.5m（防撞护栏）。