第2讲 曲线梁桥结构受力特点及构造
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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。
连续曲线梁桥设计探析文章论述了曲线桥梁的受力性,并且阐述了设计时要注意的要素。
标签:曲线梁桥;受力特点;结构设计1 概述曲线桥是当前的道桥项目中非常关键的一个组成部分,尤其是在最近几年它得到了非常广泛的应用。
对于那些互通型的立交匝道来讲,它的使用更是非常的明显。
在设计匝道的时候会受到很多要素的干扰,比如地形以及所在区域的规模等,这些要素的存在使得该项设计有如下的一些特征。
第一,此类桥的宽度不是很宽,通常匝道的尺寸在六米到十米之间。
第二,匝道本身是为了辅助道路转向的,在立交工程中会受到土地规模的影响,因此这类桥大多数是小尺寸的曲线桥。
第三,匝道桥的纵向坡度非常大,有时会横跨下方的车道,此时就使得桥的长度变长。
因为这种桥本身弯斜,形状特别,所以它的设计工作无法正常的开展。
2 曲线梁桥的平面及纵、横断面布置最近几年高速路在设计的时候更加的关注线形方面的内容,规定设计要合乎线形要求。
因此在布局桥梁平面的时候,要遵照总的线形布局规定,其纵坡也要和路线的纵坡保持一致。
通常为了应对截面的扭矩以及弯矩,在设计的时候常使用箱形的截面。
由于桥面超高的需要及梁体受扭时外边梁受力较大的需要,所以可以在其水平方向上把主梁设置成不一样的高度。
为了便于构造,方便建设,也可以将其设置成一样高度的,其超高横坡由墩台顶面形成。
3 曲线梁桥结构受力特点3.1 梁体的弯扭耦合作用一般来说,当受到外在力影响的时候,曲梁会出现一定的弯矩以及扭矩,两者会彼此影响,进而导致截面处在一种耦合的状态中,截面的拉力要较之于直梁大,这个特征是这种梁所特有的。
因为这种桥会承受较高的扭矩力,所以会发生变形现象,它的外侧的挠度要比相同尺寸的直桥大一些。
因为存在耦合作用,所以在桥上方会存在翘曲现象。
3.2 内外梁无法均匀受力对于曲梁桥来讲,因为其扭矩较大,所以会导致外梁发生超载而内梁出现卸载的情况,特别是当桥梁较宽的时候这种现象更加的明显。
因为两个梁的支点反力差别非常大,如果活载发生了偏移的话,内梁就会生成一种反向力,此时假如内梁无法承受这种力的话,就会使得梁体和支座分离。
曲线梁桥预应力作用效应分析曲线梁桥是现代桥梁中使用较为广泛的一种类型,其受力系统复杂,预应力作用效应对其受力性能的影响非常大。
因此,对曲线梁桥进行预应力作用效应分析是非常重要的。
本文将从预应力作用原理和曲线梁桥构造特点两个方面进行分析。
一、预应力作用原理预应力作用是指在结构内部施加一定的预张力,以减小结构受力时的变形和裂缝,从而提高结构的承载能力和使用寿命。
预应力作用的方式有两种:静力预应力和动力预应力。
其中,静力预应力是通过使用机械设备对钢束进行拉伸,使其产生一定的张力,从而对结构进行预应力加固。
而动力预应力则是通过在钢束上施加振动,使钢筋振动,并将振动能转化为预应力张力,使结构产生预应力加固。
预应力作用的原理是根据结构受力的弹性原理,通过预应力张力对结构施加与荷载反向的弹性反力,以进行加固。
这样可以使结构在荷载作用下形变次数减少,从而减小结构变形,提高结构的整体刚度和承载能力。
二、曲线梁桥构造特点曲线梁桥由于采用了曲线形式的构造,使其结构配置和受力性能有了很大的变化。
其中,曲线梁桥的主要构造特点有:1.结构形式多样:曲线梁桥的形式可以根据不同的需求进行设计,可以作为高速公路、城市快速路、轻轨等不同类型的桥梁,具有广泛的适用性。
2.结构复杂性高:曲线梁桥的结构由于设计形式的多样性,其结构形态和受力性能会受到很多因素的影响,如曲线形状、曲线半径、坡度等。
3.荷载作用多样:曲线梁桥在使用过程中,荷载作用多样,包括动载荷、静荷、重载等,因而预应力作用效应分析必须全面考虑这些荷载的影响。
三、曲线梁桥预应力作用效应分析1.曲线梁桥结构受力分析曲线梁桥在受力过程中,主要受到竖向和横向荷载的作用。
竖向荷载主要是指车辆等动荷载作用产生的重压,而横向荷载则是弯矩作用所产生的力。
这些荷载会导致曲线梁桥产生变形和裂缝等问题,从而影响其使用寿命和安全性能。
2.曲线梁桥预应力设计原则为了增强曲线梁桥的承载能力和使用寿命,需要在设计之初,对其进行预应力设计,以减小其受力变形和裂缝的发生。
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。
曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析摘要:介绍了曲线梁桥的力学特性,结构分析及应注意的几点问题,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梁桥大得多。
故在曲线梁桥中,应选用抗扭刚度较大的箱型截面形式。
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”。
1.2下部桥梁墩台的受力情况由于内外侧支座反力不相等,使各墩柱所受垂直力出现较大差距。
当扭矩很大时,如果设置了拉压支座,有些墩柱甚至会出现拉力。
曲线梁桥下部结构墩顶水平力,除了与直桥一样,有制动力、温度力、地震力等以外,还因为弯梁曲率的存在,多了离心力和预应力张拉时产生的径向力。
小半径曲线桥梁设计要点探析一、小半径曲线桥梁的结构受力特点小半径曲线桥梁由于主梁的平面弯曲使得下部结构墩柱的支承点不在同一条直线上,形成了其独有的受力特点:(1)主梁受曲率影响,梁截面发生竖向弯曲的同时会产生扭转,而产生的弯矩和扭矩相互影响,使梁处于弯扭耦合状态;(2)由于弯扭耦合作用,弯桥的变形比同跨径的直桥要大,主梁外边缘的挠度大于内边缘的,而且曲率半径越小,桥越宽,这一趋势越明显。
同时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;(3)曲线桥梁上汽车荷载的偏心布置及其行驶时的离心力,也会造成曲线梁桥向外偏转并增加主梁扭矩和扭转变形。
另外,曲线桥梁即使在对称荷载作用下也会产生较大的扭矩,该扭矩通常会使得外梁超载,内梁卸载;(4)主梁的扭转传递到梁端部时,会造成端部各支座横向受力分布严重不均,通常呈曲线外侧支反力变大,内侧变小的趋势,有时内侧支座甚至会出现负反力。
(5)曲线桥的中横梁是保持全桥稳定的重要构件,与直线桥相比,其刚度一般较大。
(6)采用连续梁体系的曲线桥,预应力效应对支反力的分配有较大的影响,在计算支座反力时必须考虑预应力效应的影响。
二、小半径曲线桥梁的设计要点(一)小半径曲线桥梁支座的布置形式曲线箱梁桥支座的布置型式通常采用三种形式(如下图):a. 全部采用抗扭支承, b. 两端设置抗扭支承,中间设单支点铰支承,c.两端设置抗扭支承,中间既有单支点铰支承,又有抗扭支承的混合式支承。
近年来,在曲线箱梁桥工程实际应用中,两端为抗扭支座(双支座),联内安置几个单点铰支座,即中支点下部采用独柱支承的曲线桥多次发生侧倾事故。
其主要原因多为主梁在偏心荷载作用下发生扭转,当转角大到一定程度时,支反力的下滑分力将超过支座侧向的约束能力,扭矩将全部转移到梁端造成曲线内侧支座脱空,主梁发生倾覆。
所以此类支座布置的形式在工程应用中已不多见。
对于小半径的曲线箱梁,通常全部采用抗扭支承。
有关“曲线梁桥受力特性”读书报告作业要求:就本章的学习些一份读书报告。
可以从研究现状综述、对计算理论的认识、对解决问题的方法的认识、对曲线梁桥受力特性的认识。
自己的新想法、或者对某些公式的新的推导思路等方面写,字数不少于5000(带公式、图、文不少于正常排版A4纸的5页)目录第1章曲线梁桥现状综述 (2)1.1曲线梁桥发展现状 (2)1.2曲线梁桥研究现状 (2)1.2.1曲线梁桥结构特点 (2)1.2.2曲线梁桥理论计算 (4)1.2.3曲线梁桥有限元计算 (6)第2章曲线梁桥力学特点及常见病害分析 (7)2.1曲线梁桥的力学特点 (7)2.2常见病害分析 (8)2.2.1梁内侧支座脱空 (8)2.2.2梁体向外侧移和翻转 (8)2.2.3固接墩墩身开裂 (9)2.2.4施工不当 (10)2.2.4地震灾害 (10)第3章曲线梁桥支座布置分析 (12)第4章曲线梁桥温度作用分析 (13)第5章总结 (14)参考文献 (15)第1章曲线梁桥现状综述1.1曲线梁桥发展现状随着公路、铁路交通的发展,行车对线路的要求越来越高。
为了设计出线形流畅,行车舒适的线路,设计中要求中小桥位要适应道路线形的变化。
因此,曲线梁桥得到了广泛的应用,特别是在高速公路互通以及城市立交桥中,曲线梁桥是交通线路中的重要的桥型之一。
曲线梁桥不仅能够适应特殊的地形地貌,还具有线条平顺、流畅的特点。
曲线梁桥能够使桥梁与环境协调一致,在未来的桥梁建设中曲线梁桥将得到广泛的应用。
传统修建曲线梁桥时,大多采用“以直代曲”的方式,已有的研究表明,该方式既损害了行车的舒适性,又增加了不必要的构造,有损桥梁的美观。
根据文献[1],世界上出现最早的曲线梁桥为年由德国建设的一座钢桁架铁路桥。
我国在曲线梁桥的研究各应用方面晚于国外,同国外相比还存在一定差距。
刚开始建造曲线梁桥时,是用一系列直线当作弦做成折线形的。
近20多年来,我国的交通事业有了迅速的发展,曲线梁桥从无到有的发展起来。
曲线梁桥的特点及在设计中应注意的问题何瑞平【摘要】本文对曲线梁桥的适用范围、受力特点做了较系统的阐述,同时针对不同支座布置形式对上部结构的受力影响做了较详细的对比分析,并对工程设计中的某些需要注意的问题进行了说明.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】3页(P62-64)【关键词】曲线梁;支座布置;剪切中心;倾覆【作者】何瑞平【作者单位】中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院,哈尔滨150006【正文语种】中文【中图分类】TU375随着经济的快速发展,我国交通事业和城市建设取得了长足的进步,国家路网不断完善,城市化进程也不断加快。
在这些基础设施建设中,曲线连续梁桥作为交通工程中一种重要的结构形式,在全国范围内得到了越来越广泛的采用,已成为我国公路、铁路和城市道路建设中一种基本的结构型式。
1 曲线连续梁桥的适用范围在市政建设中,合理采用曲线梁桥可以避开对管线、杆线及邻近建筑的动迁和影响,能有效的减少拆迁征地,降低投资。
同时曲线梁桥线形流畅,简洁大方,能与周边环境很好地统一协调。
在公路建设中,一般都要求桥梁的平面布置服从公路全线走向,线形设计时,也会尽量避免长直线的线形设计,同时为避开深山峡谷和不良地质,曲线梁桥往往就成为解决该问题的最优方案。
在立交桥工程建设中,曲线梁桥是通往各个出入口方向进行交通组织的必要手段,并且在平面线形已定的情况下,曲线梁桥是匝道桥设计中唯一的设计方案。
2 曲线连续箱梁桥的特点2.1 连续箱梁的特点曲线梁桥的结构形式很多,最常用的是混凝土曲线连续箱梁结构,原因主要有两大方面[1]。
一方面,箱形截面具有良好的结构性能,主要体现在:箱梁结构稳定性好,刚度较大,施工方便。
能够有效地抵抗结构的正、负弯矩,满足预应力钢束的布置要求,适用于承受正、负弯矩的结构体系;对于桥面较宽的结构体系,由于该结构抗扭刚度大,在跨中即使不设置横隔板也能具有较好的荷载横向分布。
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。
浅析小半径曲线梁桥的设计要点与构造措施摘要:总结了曲线梁桥的受力特点和关键问题,主要是弯扭耦合效应下结构呈现出来的受力行为。
针对小半径曲线梁桥的设计,从线形设计与优化、宽跨比设计、断面设计与构造、支撑方式选择等方面,详细讨论了设计要点和构造处理方法,提高小半径曲线梁桥的设计安全性与稳定性。
关键词:桥梁工程;施工;安全问题;稳定性;管理措施1前言在我国公路建设迅速发展的背景下,桥梁的设计线形需要更好地适应道路路线规划需求,这使得出现了诸多曲线桥梁结构,特别是城市立交及山区公路的设计建造中,曲线的半径很小。
曲线梁具有显著的弯扭耦合特性,即在竖向荷载作用下梁桥不仅发生弯曲变形还有扭转效应,这使得弯桥相对直桥受力更为不利。
在施工过程中,曲线梁外侧荷载要高于内侧,导致容易发生翻转引起施工安全,需要采用临时措施确保其稳定;运营过程中,活载作用下内梁卸载外梁超载,会导致支座脱空严重的引起桥梁倾覆失稳,例如近年来国内发生的多起重车作用下曲线梁桥倾覆倒塌事故[1][2]。
因此,需要掌握曲线梁桥的受力特点和荷载传递机理,特别是针对小半径曲线梁桥结构。
在设计中针对小半径曲线梁桥提出设计方法与要点,通过构造处理方法确保桥梁的整体稳定性,这对于保障桥梁工程作为公路交通运输的生命线节点非常重要。
2曲线梁桥的受力特点及关键问题曲线梁桥相对于直桥结构最显著的就是弯扭耦合效应,无论是恒载还是活载作用下,曲线梁呈现出来的荷载传递机理和受力表现型式都与弯扭耦合效应相关。
需要指出的是,小曲线梁桥将弯扭耦合效应推到极限状态,过小的曲线半径一方面使得行车安全性难以保证,另一方面使得外梁超载严重而内梁卸载显著,极容易发生横向失稳。
2.1内外梁承载与受力的不均匀性曲线梁在结构自重荷载作用下,内外梁的弧线长度不同,外梁跨度显著大于内梁,使得外梁在结构自重作用下变形要大于内梁,内外梁变形的不一致性就产生了向外扭转变形的趋势,即弯扭耦合效应。
因此,在施工过程中如果是小半径曲线梁桥,起吊和安装过程中如果不进行横向支撑处理,会发生梁体翻转问题,产生施工安全风险。