曲線梁橋的設計探討

摘 要：現代化的曲線梁橋設計是實現各方向交通的必要手段。曲線梁橋彎扭耦合的受力特點，容易出現支座脫空，梁體翻轉等問題。本文結合工程實例，采用有限元法建模，分析不同的支座布置方式下，支座反力的分布，以選擇合理的支座布置形式，調節扭矩的分布，改善支座受力情況。

關鍵詞：曲線梁橋；支座布置；構造措施

1 引 語

近年來，隨著城鎮化的腳步逐步加快，城市立交橋逐漸增多。由于受到地形，占地面積，交通功能等因素的限制，立交橋的匝道設計多采用曲線布置，且橋寬較窄。為了保證線形的順暢，服從道路的整體走向，曲線橋梁的設置就顯得尤為必要。

2 曲線梁橋的設計要點

匝道上的曲線梁橋通常采用現場澆筑的連續箱梁結構，對于小半徑（曲線半徑<100m）的曲線梁橋[1]，結構選型方面優選等截面鋼筋混凝土連續箱梁，避免縱向預應力所產生徑向力的不利影響，同時橋梁跨徑不宜過大。常用的箱形截面有單箱單室，單箱多室等。箱梁在支撐處設置橫梁，中支撐為中橫梁，寬度為1.6～2.2m；端支撐為端橫梁，寬度為0.8～1.2m，橫梁寬度的選取與支撐形式、橫梁受力有關?！豆蜂摻罨炷良邦A應力混凝土橋涵設計規范（JTGD62-2004）》第9.3.2條規定：曲線半徑<240m的彎箱梁，應設跨間橫隔板，其間距對于鋼筋混凝土箱形截面梁不應大于10m。增設橫隔板不但能保持全橋的穩定性，而且可以減小截面的畸變變形，是減小截面畸變變形的最優方案。

對于小半徑的曲線梁橋，其結構除了要承受縱向彎矩、剪力外，還有相當大的扭矩和翹曲雙力矩的作用。設置適當的支座，可以增加橫向的抗扭轉特性，以確保橫向穩定。通常在端橫梁或者中橫梁下腹板處均勻設置2個支座，全跨采用相同的支撐形式。在布置曲線橋梁的構造后，要求在永久作用或者永久作用和可變作用共同作用下，各個支座反力均大于0，使支座始終處于受壓狀態。在支座施工時，要求支座水平放置。如果支座反力小于0，則支座受拉，就可能引起該支座上訪的曲梁翹起，在這種情況下，通常要求重新布置橋梁跨度或者支座布置方式。[2]

3 計算實例

3.1 工程簡介

工程位于某市東二環立交ES匝道上，道路設計中心線半徑R=50m，單向橫坡為4.0%，雙車道設置，匝道的總寬度為9.9m。

本聯曲線梁橋跨徑布置為：3×20.3m=60.9m。

上部結構采用等高度斜腹板（設置倒圓角R=1000mm）鋼筋混凝土連續箱梁，單箱雙室，梁高1.8m，箱梁頂寬9640mm，兩端懸臂各設130mm后澆段同防撞護欄一起澆筑，底寬4690mm，翼緣板懸臂長度1850mm，頂板等厚220mm，底板厚度為220～400mm，腹板厚度400～600mm，橫斷面如圖1所示。

3.2 支座布置

全橋采用雙支座布置，中支撐處，支座間距為2.7m。因本橋下部結構的設計要求，曲線梁橋的端橫梁采用矩形斷面，故端橫梁處支座間距可適當放大。端支撐處，支座布置擬采用3種方案進行布置，如圖2、圖3所示。

3.3 有限元建模

運用Midas/Civil軟件，對結構進行建模分析。全橋共劃分為60個單元，邊界條件按照實際情況進行模擬，模型如圖4所示。

4 支座反力計算分析

4.1 支座間距的影響

三種支座布置形式下，內外側支座反力結果如表1所示，b表示支座間距。

當支座間距從2.7m，增加到4.0m、5.0m時，內側支反力增加了34%，外側支反力減小了17%，內外側的支反力差值逐漸減小了70%，內外側支反力趨于均勻布置。

4.2 曲線半徑的影響

在本工程的另外一根SE匝道上，道路設計中心線半徑R=85m，按同樣的3種方法布置支座，進行支座反力分析，結論如表2所示。

從以上數據看出，當橋梁結構所在的曲線半徑逐漸增大，內側支反力逐漸增大，外側支反力逐漸減小，內外側的支反力差值明顯減小。[3]

5 結 語

（1）隨著端橫梁支座間距的增大，內外側支座反力差明顯減小，可以避免支座受力不均勻，從而改善內外側支座的受力狀況。

（2）內外側的支座反力之差，與結構所在的曲線半徑有直接關系，當曲線半徑逐漸增大，支座反力差值逐漸減小。

（3）因本工程端橫梁采用矩形斷面，支座間距可適當增大，有效的改善了曲線梁橋內外側支反力分布不均勻。

該匝道橋依據曲線梁橋的特點進行設計，即縱坡較大、下部結構布置方式以及曲線半徑小等特點，選用了合理的支撐布置和跨徑形式，從而使得整個橋梁的結構在受力上達到合理化分配，在外形上線形簡約流暢，美觀輕巧。

本文所提觀點希望能對橋梁設計單位起參考借鑒作用，如有不妥之處可以共同探討，加以改進和完善。

參考文獻

[1]米良.結合實際探討曲線橋梁設計工作[J].中華民居，2013（1）：306～307.

[2]潘黎明，淺談曲線橋梁設計計算[J].山西建筑，2010（36）：327～328.

[3]章建偉等，曲線梁橋支座反力分析[J].浙江建筑，2010（27）：16～18，22.

作者簡介：劉穎（1979-），女，漢族，黑龍江省虎林市人，工程師，橋梁設計職務。