第5章 曲线梁桥的理论分析
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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。
浅议曲线箱梁的设计和构造措施随着我国交通事业的不断发展,各式各样的桥造型不断涌现,曲线桥梁就是其中的一种,特别是在立交匝道桥中应用的非常普遍。
匝道桥通常是考虑到交通功能以及地形条件来设计的,因而它比直线桥要复杂不少。
作为设计人员,必须充分了解曲线桥的受力特点后才能综合考虑桥梁的设计。
研究表明,曲线桥通常情况下承受弯矩、剪力、扭转以及翘曲等力的作用,为了安全,主梁通常会采用现浇混凝土连续梁。
1 曲线梁桥的设计计算理论纵观国内外,曲线梁桥的分析理论主要有单纯扭转理论、翘曲扭转理论、夹层板法等。
近些年来,随着计算机技术的不断发展,国内外许多专家学者对曲线梁桥的计算进行了大量研究,很多采用了空间计算来分析曲线桥梁。
曲线梁桥的受力情况主要跟梁的曲率半径、跨径、抗扭刚度以及支承形式等因素有关。
近些年来,国内外的设计人员针对不同的曲线桥梁结构形式,提出了解析法、半解析法和数值法等方法,为曲梁桥梁的设计提供了理论支持。
2 曲线箱梁结构的受力特点我们知道,直桥所受荷载不偏心的话,梁是不会产生扭转的。
但是,在曲线桥中,即使是对称荷载,同样会产生扭转,一般情况下回出现“外梁超载、内梁卸载”现象,尤其是当曲率半径较小,而桥面又比较宽的情况下,这种现象会更加明显。
这样一来,梁的截面设计就显得非常复杂了,造成设计不合理,即断面尺寸和配筋不合理。
此外,曲线桥梁还会出现内、外梁的支点反力相差很大的现象,当有活载属于偏心时,内梁有可能会有负反力的产生。
3 曲线箱梁的结构设计分析3.1 箱梁曲率半径的影响曲线桥梁中主梁的弯曲程度对桥梁的影响是非常大的。
我们知道曲率半径不能等同于弯曲程度,因为曲率半径一定的情况下,梁跨径越大弯曲程度也会越大,因此,要分析主梁的弯曲程度就必须考虑跨长同曲率半径两者的比值,即我们常说的主梁圆心角。
简支曲线梁的挠度影响线公式为:η= R3×(C10+ k×C11)/(E×I)式中,C11是与扭转相关的系数;k为弯扭刚度比。
考虑地震激励方向的减震体系曲线梁桥地震响应分析地震是一种常见的自然灾害,它会以强烈的震动影响地球表面,造成建筑物、桥梁和其他结构的倒塌甚至崩溃。
为了保护人们的生命财产安全,减震体系被广泛应用于建筑物和桥梁的设计中。
本文着重分析了曲线梁桥在地震激励方向下的地震响应,包括减震体系的结构形式和作用机理以及减震体系对曲线梁桥地震响应的影响。
一、减震体系减震体系可以定义为一组结构部件或补偿器,用于将结构的刚度和阻尼特性与地震振动分离。
这种体系建立的基本上是通过引导地震能转移到弹性元素或不同许可组件的能力来完成的。
减震体系主要包括动力减震体系、摆动摊减震体系、液压减震体系和拉索减震体系。
在曲线梁桥上,地震激励方向的减震体系的主要作用是在地震期间减轻桥梁受到的地震能量的影响。
在受到地震激励之后,减震体系可以通过缩短桥梁上节点的振动周期,并减少动力反应的体积来保护整座桥梁的安全性。
此外,减震体系还可以通过更好地消耗地震能量来降低桥梁结构的阻尼特性,从而减少地震冲击力对桥梁的影响。
二、曲线梁桥的地震响应曲线梁桥是由弯曲的钢筋混凝土梁和矮墙组成的特殊类型桥梁。
它的特殊设计可以使桥梁具有优越的刚度和承载能力,但在地震激励方向的影响下,它的地震响应也是不可忽视的。
在地震激励方向下,曲线梁桥的地震响应主要受到地震的位移和加速度的影响。
在地震激励的作用下,曲线梁桥会出现横向和纵向的振动,并且振动频率会随地震激励的强度而增加。
此外,随着地震周期的逐渐延长,曲线梁桥的位移和加速度也会有所增加。
减震体系可以有效减轻地震对曲线梁桥的影响,提高桥梁的抗震能力和安全性。
下面分别从结构形式、作用机理和实际应用角度进行说明。
1. 结构形式一般来说,减震体系采用的结构形式主要有以下几种:弹簧隔震体系、摆动阻尼器减震体系、液压减震体系和拉索减震体系。
曲线梁桥适合采用摆动阻尼器减震体系。
2. 作用机理摆动阻尼器减震体系通过将弹性减震器安装在桥梁上,以吸收地震产生的能量,从而减少桥梁的振幅和振动周期。
浅谈曲线梁桥设计中应注意的几个问题曲线梁桥是指桥梁在横向方向上设置有曲线形状的桥梁,它的特点是造型美观,结构复杂,施工难度大,工程量大。
在曲线梁桥的设计中,需要注意以下几个问题:一、考虑曲线形状的合理性在曲线梁桥的设计中,曲线形状的合理性非常重要。
曲线形状的设计应该考虑到桥梁所处的环境,如道路、水体等的宽度和流动方向等因素。
曲线形状的设计还需要考虑到桥梁结构的承载力和稳定性等因素,也就是说应该保证曲线形状的设计不能影响桥梁的载荷能力和使用寿命。
二、保证桥梁结构的安全性在曲线梁桥的设计中,需要考虑到桥梁结构的安全性。
因为曲线梁桥通常都是在地势较高的区域中建造,因此跨径较大,每一跨结构的杆件、连接件等都需要进行较高标准的设计和加固。
而且,在梁的受力集中位置需要设置高强度的钢筋和加固杆等,使得整个桥梁的结构具有较高的安全性。
三、考虑桥梁的稳定性在曲线梁桥设计中,需要考虑到桥梁的稳定性,尤其是在地质条件较差的地区,更应该注意桥梁的稳定性问题。
因此,在设计过程中,应该对桥梁基础的选址、地下水位的深度、水文条件等进行加强考虑,对对桥梁基础的抗滑移能力要做出足够的预测和分析。
四、考虑桥梁的施工难度由于曲线梁桥结构复杂,需要进行大量的现场加工和调整,因此施工难度较大。
在设计过程中,需要充分地考虑到施工方面的难度,从而选择合适的施工方式和方法。
同时,还应该对施工过程作出合理的规划方案,为现场施工提供更多的便利和支持。
综上所述,曲线梁桥的设计需要全面、细致地考虑诸多问题,并且要保证桥梁的使用寿命、安全性、稳定性和施工难度等各个方面都得到充分的考虑。
只有确保桥梁结构的各个方面的完备性,才能使整个曲线梁桥的设计收益最大化。
桥梁策划中曲线梁桥的运用随着城市的发展和交通工具的不断更新换代,人们对桥梁的要求也越来越高。
为了满足人们对桥梁的要求,桥梁设计也在不断的创新和升级,其中曲线梁桥是一种越来越受到关注的桥梁设计。
曲线梁桥的应用不仅能美化城市风景,还可以提高桥梁的承载能力和抗震能力,下面我们就来了解一下桥梁策划中曲线梁桥的运用。
一、曲线梁桥的概念及分类曲线梁是指在桥梁设计中,采用弧线或曲线代替直线的一种桥梁结构形式。
按照曲线形式的不同,曲线梁桥可以分为直线弦曲线梁桥、直线挂钢曲线梁桥、直线锁紧曲线梁桥和斜拉曲线梁桥。
二、曲线梁桥的优点1.美化城市风景:相比于传统的直线梁桥,曲线梁桥视角更加开阔,更加具有艺术感和欣赏性,给城市的美观度和艺术感提供了很好的保障。
2.提升桥梁承载能力:曲线梁桥的构造形式更加复杂,但也正因为如此,使得曲线梁桥的承载力更加强大,更加稳定,对于车辆行驶速度和数量较大的区域更加合适。
3.增强桥梁抗震能力:曲线梁桥的结构形式更加紧密,通常采用钢结构或混合结构,这使得曲线梁桥抗震能力更加强大,使其更加适合地震频繁的地区。
三、曲线梁桥的限制1.造价较高:曲线梁桥的复杂结构和设计造型相对于传统的直线梁桥而言,其建设造价要更高,因此在一些预算有限的项目中,曲线梁桥的应用比较受限制。
2.施工复杂:曲线梁桥的结构比较复杂,施工周期相对于传统直线桥梁而言也较长,这就需要在施工过程中更加注意安全问题。
四、曲线梁桥的运用曲线梁桥的应用范围非常广泛,比如在如今越来越发达的城市中,曲线梁桥被应用在一些特定的场合中,比如市中心或者湖区等地区,这种桥梁能够很好地展现出城市的美观度和艺术感,并且能够方便人们的通行。
另外,曲线梁桥还被应用在一些桥梁设计比较复杂,且通行量较大的区域中,比如高速公路、大型桥梁和车站等等。
总之,曲线梁桥是一种非常具有活力和时尚感的桥梁形式,通过曲线梁桥的应用,不仅能够提升城市的美观度和艺术感,同时也能够提高桥梁的承载能力和抗震能力,是桥梁设计中非常具有实用价值和美学价值的一种梁桥形式。
浅谈曲线桥梁设计摘要:随着我们国家社会经济的不断发展,交通事业正处于快速发展阶段。
因此曲线梁的桥梁设计应用越来越广泛,以往设计人员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,在桥梁上部进行曲线调整,以达到与路线线形一致。
这些严格意义上说都不是曲线桥。
笔者根据工程实际的情况,通过本文对于小半径曲线桥存在几个问题,提出一些切实可行的处理方法,以供大家参考和借鉴。
关键词:桥梁设计;支座脱空;箱梁抗扭随着我们国家社会经济的不断发展,交通事业正处于快速发展阶段。
因此曲线梁的桥梁设计应用越来越广泛,以往设计人员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,在桥梁上部进行曲线调整,以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。
曲线梁由于增加了恒载偏载、活载偏载、离心力、温度效应的平面影响等多种复杂荷载工况,其受力非常复杂,以致出现支座脱空、桥墩开裂、箱梁梁体横向爬移等病害,甚至出现过桥梁垮塌的严重事故。
因此在设计过程中重视小半径曲线梁桥受力特点,有针对性地采取措施尤为重要。
一、支座脱空工程实际事例及处理方法某互通式立交工程的桥孔布置为4×(4×30)=480m,共计16孔,等截面预应力混凝土连续梁。
箱梁采用单箱单室截面、等高度腹板,跨中设置了一道中横隔梁。
本桥平面处于一个R=400m的右偏圆曲线开始,中间一个R=125m的左偏圆曲线和一个R=400m的右偏圆曲线终止,其终点以及圆曲线之问采用缓和曲线连接。
上部结构预应力混凝土箱梁左右腹板为等高度。
桥面横坡由箱梁整体旋转一定角度形成。
桥墩支点处设置横隔梁,边跨支点设置端横隔梁,各跨跨中处设置中横隔梁。
由于本桥第二联~第三联是位于R=125m的平曲线内,这2联内的中墩墩顶支座设置了向曲线外侧18cm的预置偏心,在各联梁边端均设置两个盆式支座,而各中墩支点设置两个固定支座。