下载文档原格式
小半径曲线桥梁设计分析摘要：在进行市政桥梁工程建设时，小半径曲线桥梁经常会出现病害问题，导致桥梁工程应用寿命不断缩减。
以我国某一市政桥梁建设为例，在对病害问题进行分析时可以发现，这一项目原设计方案存在较多缺陷问题，因为桥梁设置形式与地理条件存在冲突，导致项目建设完成之后，内部缺陷问题比较严重，但未得到及时发现和解决，影响了桥梁项目运营效果。
企业也未对其进行及时维护，导致问题变得更加严重，因此需要做好桥梁改造处理。
本文就小半径曲线桥梁设计进行相关分析和探讨。
关键词：小半径；曲线；桥梁；设计分析近阶段我国在进行市政桥梁工程建设时，施工规模正在不断扩大，建设范围也在不断增加，这对桥梁设计工作开展提出了更高要求。
设计人员在对各种桥梁工程进行设计时，需要对区域内情况进行全面了解，在此基础上制作最优设计方案。
尤其是在对小半径曲线桥梁进行设计时，需要引进更加先进设计思维和技术，才能提高设计方案应用可行性和经济性。
设计人员还要做好传统小半径曲线桥梁设计改造，确保所有桥梁工程在运用时都能发挥更好效果，为我国居民出行提供更加优质服务[1]。
一、项目案例以我国某一市政小半径曲线桥梁项目设计为例，项目施工区域跨越山区小河沟，设计车道为三车道，荷载为公路一级，安全等级为二级，设计基准期为100年，桥面宽度为11.5米，环境类别为一级，结构重要性系数为1.0，桥梁位于平曲线上，圆曲线半径60米。
在对项目进行实际设计时，采用了重力式桥台和桩基承台基础，上部结构设计为16米左右，钢筋混凝土连续箱梁采用了现浇作业方式，桥梁长度为74米，使用了梁格法计算方式，各项参数验算均满足项目规定要求[2]。
二、小半径曲线桥梁设计方法（一）明确桥梁受力特点在对本项目进行设计时，会受到离心力作用影响，导致结构受力不均匀，因为桥梁支座外侧与内侧反力相差比较大，不同墩柱竖向力存在较大差异，桥梁墩顶不仅会受到与直线桥相同内力有效，还会因为运用力张拉和离心力作用影响，引发径向力。
小半径曲线梁桥的设计选型与结构分析随着社会经济的发展和人们对景观的要求不断提升，城市中大量涌现出具有景观要求的桥梁。
但在受到城市交通功能和地形条件的限制时，时常会出现小半径的曲线桥梁。
这种小半径的曲线桥梁具有斜、弯、异形等特点，给桥梁设计和构造处理造成很大困难。
文章结合中山小榄镇某小区内车辆专用桥的设计，对小半径曲线梁桥的设计选型及结构分析进行探讨。
标签：Midas/Civil；小半径曲线梁桥；设计选型；结构分析1 工程概述本工程位于中山市小榄镇一新建小区内，供小区车辆进出车库专用，沿线跨越三条河涌。
由于前期建设方已委托进行景观专业设计，按照景观设计要求，进行桥梁结构设计。
同时根据现场地形条件、施工技术拟定桥梁方案。
桥梁全长219m，跨径多处于20m左右，全桥4联（21.088+18.521）+（17.994+17.225）+（环岛：16.062+7.172+9.671+9.335+12.379）+（20.387+19.980）m。
共桥梁全宽8.5m，其中环岛处最小曲线半径R=15.7m。
桥梁上部结构采用现浇钢筋混凝土，下部采用桩柱式桥墩、埋置式桥台、钻孔灌注桩基础。
全桥平面图如下所示。
上部结构箱梁横断面采用单箱双室，梁高140cm，箱梁顶宽830cm，两端悬臂各设10cm后浇段同护栏一起浇筑，底宽730cm，翼缘板悬臂长度100cm。
顶板等厚20cm。
底板厚度为40cm～20cm，腹板厚度60～40cm，横断面如下图所示：2 计算参数2.1 设计标准设计荷载：城-B级；温度荷载：结构体系温差±25度，梯度温度按照规范沥青铺装指标加载。
桥面净宽：7.5m。
设计车速：40km/h2.2 主要材料及计算参数3 结构选型与计算分析运用Midas/Civil软件，对结构各联均建立模型进行分析，尤其是第3联环岛，最小半径仅有17.5m，常规做法很难满足抗扭承载力要求，必须通过计算通过一系列构造措施进行调整。
144研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.03 (下)由于曲线桥预应力、温度效应、活荷载效应等因素的影响，与常规的线性、半径桥相比，其受弯扭耦合、翘曲等因素影响较大，对其上、下结构的构造和加固处理产生了较大的难度，而弯曲桥的特殊力学现象是由桥长、跨、半径、墩台、支座等因素综合影响的结果。
1 小半径曲线桥梁设计的力学特性曲线梁桥的受力性能，其弯曲半径对梁体的弯曲有一定的影响，从而使其发生弯曲，从而使其既受到弯矩的作用，又受到扭力的作用，这就是弯扭耦合。
弯曲扭转耦合的结果是，弯曲箱梁桥的受力性能主要表现在下列方面。
（1）外梁外力不均匀因外梁外力过大、内梁卸载等原因，导致梁桥外缘的弯曲应力比内缘大，外缘的变形比内缘大，内梁和外梁的内力分布不均匀，内梁和外梁的受力不均匀，在箱梁上引起内腹筋和外腹板的受力不均。
在动载荷作用下，梁的支承部分会产生负向反作用力，严重时会导致梁与支撑分离。
（2）箱梁桥的挠曲变形曲线通常大于同直径的弯桥，其弯曲变形是由弯矩和扭力叠加而成。
（3）横向水平力车辆在曲线梁桥上行驶时，会对桥面产生水平的离心力，这是一种很好的方法。
预应力、混凝土收缩徐变和温度的改变，不仅会引起桥面的纵向水平力，而且还会引起横向的水平力。
由于外部载荷作用于桥梁，其横向水平力将导致梁身的截面力矩和桥墩的弯矩增加，从而导致桥面的侧向位移和侧向偏移。
（4）弯曲变形和变形对弯箱式桥梁来说，在弯曲和扭耦合作用下，其整体截面应力比直线桥梁要大，尤其是在弯曲和变形的影响下，这种问题更严重。
但其计算结果一般仅占基础弯矩和纯扭剪应力的5%～10%，经初步估计，在设计时可采用加横梁的方法，尽量减少断面的变形。
2 工程案例以江苏省常州市金坛区金坛高铁为例，采用3×25m 的连续梁桥作为研究对象。
项目地处江苏省金坛城区西南部、小桥村以南、金坛高铁枢纽金坛高铁站附近，地处常州市北部G233,S241东侧，金龙路以南，万嘉路以西。
小半径曲线梁桥设计浅析摘要：结合四川成安渝高速公路某枢纽互通中的桥梁设计的一些对比计算，浅析小半径曲线梁桥在构造上需要注意的细节；关键词：小半径曲线预应力混凝土连续箱梁一、概述随着现代经济的发展和城市的扩张，城市中大量的立交桥开始兴建，但由于城市规划和地形条件的限制，立交桥的结构形式多采用曲线桥梁。
这些桥梁线型变化万千，结构受力复杂，特别是小半径曲线梁桥，除承受弯矩、剪力外，还有较大扭矩和翘曲的作用。
据统计，南方某市的多座立交桥中，大都存在大小不同的问题：有的曲线连续梁内侧端支座脱空；有的曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移；有的墩梁固结处在立柱顶部产生环形裂缝等等危及桥梁正常使用的现象。
这些现象的产生原因是多方面的，包括施工过程中的不当细节，但总的来说存在有设计过程中认识方面的失误，因此小半径曲线梁桥的设计越来越引起人们的重视，尤其是我国现行相关技术规范和设计计算理论有待进一步研究和完善。
本文结合笔者参与的四川成安渝高速公路某枢纽互通中的桥梁设计，浅谈小半径曲线梁桥的设计体会。
二、总体设计2.1设计标准1.设计荷载：公路-Ⅰ级；汽车荷载冲击系数1.05；总体计算时，弯矩偏载系数取1.15，剪力偏载系数根据各上部结构实际受力，采用不同的系数。
2.温度荷载：整体温差：升温20℃，整体降温25℃。
梯度温差：根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)4.3.10条取用。
3.桥面净宽：8.5m。
4.设计车速：40km/h。
5.抗震等级：按地震烈度-Ⅷ度设防(桥址区域地震基本裂度为Ⅶ度)。
6.二期恒载包括桥面铺装、泄水管、护栏等，以均荷载计入。
2.2设计要点1.桥梁上部结构为三跨一联预应力砼连续曲线箱梁，位于在圆曲线和缓和曲线上，曲线半径R＝55m，设计线距外弧翼缘3.25m。
分跨布置为：25＋25＋25＝75m。
箱梁高1.6m，单箱单室斜腹板断面，采用整联现浇，一次张拉钢束的施工工艺。
顶板宽8.5m，底板宽3.4m，箱梁翼板悬臂2.25m，腹板厚45cm，顶、底板厚25cm。
小半径曲线桥梁设计方法分析摘要本文结合多年工作实践，主要介绍小半径曲线桥梁的力学特性，分析曲线桥梁存在的病害及成因，提出了小半径曲线桥梁设计应该注意事项。
关键词曲线桥梁；设计方法；特性；成因近年来，随着经济的快速增长，城市交通的发展也越来越迅猛，由于受原有地物或地形的限制，以及城市交通功能的需要，小半径曲线桥梁在城市立交中应用越来越广泛。
因曲线桥梁受力复杂，设计及施工难度大，很多建成后的曲线桥梁在运营的过程中也逐渐出现了很多病害。
本文结合多年的设计经验，提出小半径曲线桥梁设计中应该注意的几点事项。
1曲线桥梁受力特性1）梁体的弯扭耦合作用。
曲线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的状态，其截面主拉应力往往比相应的直线梁桥大得多，这是曲梁独有的受力特点。
曲线梁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。
2）内梁和外梁受力不均匀。
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。
3）离心力作用。
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。
曲线梁桥下部结构墩顶水平力，除了与直线桥一样有制动力、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。
因预应力钢束所具有的空间曲率，使得预应力束对于梁体将有水平径向力，这种径向力将对梁体的剪切中心产生扭转，而该扭转的存在又会使得曲线梁中产生附加的弯矩和扭矩，即在曲线梁中产生更显著的“弯、剪、扭”效应。
2现实中曲线桥梁存在的病害及成因1）曲线梁体向曲线外侧径向整体侧移。
支座布置不合理。
万方数据
万方数据
小半径弯桥设计问题探讨
作者：王骏， 韦树军， Wang Jun， Wei Shujun
作者单位：王骏,Wang Jun(浦东建筑设计研究院有限公司,上海,201204)， 韦树军,Wei Shujun(同济大学建筑设计研究院市政分院,上海,200092)
刊名：
科学之友
英文刊名：FRIEND OF SCIENCE AMATEURS
年，卷(期)：2007，(14)
被引用次数：1次
1.期刊论文林上顺中小跨径弯梁桥设计-中外公路2005,25(2)
该文介绍了中小跨径弯梁桥的受力特点,分析了弯梁桥在工程实践中经常出现的病害的成因,并提出了弯梁桥设计应注意的问题.
2.期刊论文何炫清.He Xuanqing预应力混凝土连续弯梁桥设计-市政技术2010,28(6)
以工程实例为依据,介绍了弯梁桥的结构设计分析、构造处理和支承布置,并结合弯梁桥的受力特点及注意事项总结了弯梁桥设计的体会.
3.期刊论文石少华.Shi Shaohua弯梁桥支座设计-城市道桥与防洪2008(8)
该文通过对某弯梁桥支座的布置方案计算比较,确定,出适合该桥的支座布置形式,可为类似弯梁桥支座设计提供参考.
4.期刊论文周卫丰高墩大跨斜弯梁桥在山区选线设计中的应用-青海科技2009,16(6)
本文简述了高墩大跨斜弯梁桥在山区选线设计巾的应用.
5.学位论文翁丽花弯梁桥的结构理论分析及支承形式研究2008
随着我国公路和城市道路的迅速发展，高架道路及立体交叉工程愈来愈多，弯梁桥的运用越来越广泛。
与直线梁桥相比，弯梁桥存在着弯矩和扭矩互相耦合的独特力学性质。
弯梁桥不同的支承形式将直接影响到全桥的内力分布，支承形式的改变，会使弯梁桥的弯扭耦合程度也发生改变。
在弯梁桥的设计中，通过选择合适的支承形式可以调整截面的受力状态，有利于弯梁桥的优化设计，可获得显著的经济效益。
本文总结了弯梁桥的四种计算理论，并在符拉索夫方程的基础上，给出了简支超静定弯梁桥的闭合解以及有限差分法数值解；详细地研究了梁格法等效模拟箱梁的基本理论，从梁格网格划分、截面特性计算及输出结果处理等方面进行了系统分析，探讨采用梁格法分析弯箱梁时较为合理的网格划分方法，以及合理的梁格刚度等效原则和计算结果的处理方法。
基于梁格法原理，运用MIDAS/Civil有限元软件建立梁格模型，分析了不同的支承形式对弯梁桥结构的影响，得出支承形式的改变对弯梁桥扭矩的影响很大，而对剪力和弯矩的影响微小的结论；提出了通过预设支座偏心、减小扭转跨径和拉大端支座间距的方法，以增强弯梁桥的抗扭能力；对具有不同中支座偏心距的弯梁桥进行分析计算，得出适当选取支座预偏心，可以使得梁端支承点不脱空、内侧支座不出现负反力，可以使得弯梁桥的扭矩满足最大值与最小值接近相等；最后总结了弯梁桥应当如何布置支承体系，以保证支承约束既能适应弯梁桥的受力和变形，又能保证结构的安全稳定；提出了施工温度不同时对支座进行偏心调整的措施，为弯梁桥的设计和同类工程的处理提供参考和借鉴。
6.期刊论文付小军浅谈弯梁桥的设计与施工-黑龙江科技信息2008(11)
目前弯梁桥在互通式立交的匝道桥设计中应用普遍.由于受地形、地物和占地面积等多种因素的限制,决定了匝道桥的斜、弯、坡、异形等特点.从而给桥梁的线型设计和施工处理带来很大困难.简要介绍弯梁桥的线型布置与结构特点,重点介绍弯梁桥设计和施工中的难点和其中所要涉及的一些问题,并简单提出相应的措施.
7.期刊论文孙晓杰.Sun Xiaojie小半径弯梁桥的设计要点-国防交通工程与技术2009,7(2)
由于弯梁桥的挠曲变形比一般相同跨径的直线桥大,且受弯矩及扭矩的共同作用、内梁和外梁受力不均等诸多问题困扰,使弯梁桥的设计存在一定难度.结合新疆某实际工程,从弯梁桥的跨径布置、截面选择、支承方式等方面,对小半径弯梁桥的设计要点进行了归纳,认为曲线梁桥采用整体性好、抗扭刚度大的就地浇注的连续箱梁比较好,最好采用普通钢筋混凝土结构,弯梁应在腹板侧面布置较多受力钢筋,除布设抗剪钢筋外,还要配置较多的抗扭箍筋.
8.学位论文刘鹏弯梁桥的评价与加固方法研究2007
弯梁桥作为桥梁结构的重要形式之一，被人们广泛使用。
随着使用年限的增加，弯梁桥病害日益严重，“爬移”现象尤为突出，致使突发事故不断，对弯梁桥的承载力评价、病害分析、加固维修等方面的研究已经迫在眉睫。
本文总结了弯梁桥的特点，阐述了弯梁桥的分析理论，通过对分析理论的对比，得到了弯梁桥结构计算的两种实用方法，即单梁计算法和梁格计算法，总结了这两种方法的计算过程。
针对弯梁桥的特点，对弯梁桥的评价方法进行综述，总结了弯梁桥进行荷载试验评价的要点，得到弯梁桥荷载试验与其他桥梁荷载试验不同之处
，主要表现在理论检算要点、试验工况和试验测点方面。
结合工程实例提出以外观调查评定法和荷载试验法为主要评定手段的评价方法，为以后的工程实践提供参考。
结合旧城胜利大桥，对独柱弯梁桥的平面位移问题进行了计算分析，总结出导致独柱弯梁桥平面位移的主要因素：内在因素是结构的支撑体系设计不合理；外在因素是温度荷载、车辆偏心荷载和冲击荷载等都会使结构产生平面变位。
针对弯梁桥的病害特点，提出了适合于弯梁桥的加固方法。
结合旧城胜利大桥研究了这些加固方法的设计思路和施工工艺，得到一些有益的结论。
9.期刊论文侯庆军.王栋.郑霜杰弯梁桥设计中的问题与对策-内蒙古科技与经济2005(7)
弯梁桥是高速公路和城市立交中应用较广的一种桥型.本文根据弯梁桥在施工及运营阶段出现的问题,从弯梁桥扭矩的控制因素出发,分析了产生梁体侧移、翻转、支座脱空、墩身裂缝的力学原因,并针对在设计中存在的误区,提出了相关解决对策.
10.学位论文黄鹏预应力混凝土弯梁桥病害机理分析与设计对策2008
近年来，预应力混凝土弯梁桥以其较大的跨径、优美的线形、极强的地形适应能力等特点，在公路和城市桥梁尤其是在作为重要交通枢纽工程中的互通式立交桥中已获得广泛的应用。
但在已往的工程中，限于技术水平及对结构认识上的不足，经常出现诸如墩柱和腹板开裂、支座脱空等较多的工程病害，严重的甚至出现了主梁倾覆的工程事故。
因此，为提高结构的安全性和耐久性，就上述病害产生的机理进行研究并寻找合理有效的设计对策，这对已建桥梁的维护及今后该类桥梁的建造具有十分重要的现实意义。
从国外目前已有的文献资料看，对预应力混凝土弯梁桥病害的研究主要限于理论分析且不够完善，试验研究很少，新建工程仍时常出现各种病害。
鉴于此，本文采取了理论研究、模型试验相结合的手段。
首先，根据实桥的特点，在相似理论的基础上，设计制作了有机玻璃模型。
在模型设计过程中，提出模型腹板与水平面具有一定的倾斜角度，腹板零件轮廓的展开图将不能用简单矩形来近似代替，预应力钢丝线槽的图线也需要将立面图经过换算后得到。
其次，把有限元模型的应变数据与有机玻璃模型的实测数据进行对比分析后，修正有限元模型，并对独柱支撑的偏心距求解问题进行了分析
，提出以往一些定量求解偏心距的计算方法没有注意到不利载荷对偏心距的影响问题，强调在定量求解偏心距时必须考虑最不利载荷对偏心距的影响。
最后，在三种不同张拉顺序下，对腹板应变变化进行了对比分析，提出不同的张拉顺序对于梁体的受力是有影响的，合理的张拉顺序对于梁体的保护具有重要的作用。
模型试验结合理论分析的方法，对曲线梁桥的研究及设计施工具有一定的积极意义。
1.罗寒松.谢以顺.李建慧支座预偏心对独柱曲线连续梁桥扭矩重分布的影响[期刊论文]-江苏建筑 2009(1)
本文链接：/Periodical_kxzy200714008.aspx
授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：f5b505d8-cc30-455c-82d7-9e9c0172cbcc
下载时间：2011年3月4日。
