曲线梁桥的设计探讨

摘 要：现代化的曲线梁桥设计是实现各方向交通的必要手段。曲线梁桥弯扭耦合的受力特点，容易出现支座脱空，梁体翻转等问题。本文结合工程实例，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，以选择合理的支座布置形式，调节扭矩的分布，改善支座受力情况。

关键词：曲线梁桥；支座布置；构造措施

1 引 语

近年来，随着城镇化的脚步逐步加快，城市立交桥逐渐增多。由于受到地形，占地面积，交通功能等因素的限制，立交桥的匝道设计多采用曲线布置，且桥宽较窄。为了保证线形的顺畅，服从道路的整体走向，曲线桥梁的设置就显得尤为必要。

2 曲线梁桥的设计要点

匝道上的曲线梁桥通常采用现场浇筑的连续箱梁结构，对于小半径（曲线半径<100m）的曲线梁桥[1]，结构选型方面优选等截面钢筋混凝土连续箱梁，避免纵向预应力所产生径向力的不利影响，同时桥梁跨径不宜过大。常用的箱形截面有单箱单室，单箱多室等。箱梁在支撑处设置横梁，中支撑为中横梁，宽度为1.6～2.2m；端支撑为端横梁，宽度为0.8～1.2m，横梁宽度的选取与支撑形式、横梁受力有关。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）》第9.3.2条规定：曲线半径<240m的弯箱梁，应设跨间横隔板，其间距对于钢筋混凝土箱形截面梁不应大于10m。增设横隔板不但能保持全桥的稳定性，而且可以减小截面的畸变变形，是减小截面畸变变形的最优方案。

对于小半径的曲线梁桥，其结构除了要承受纵向弯矩、剪力外，还有相当大的扭矩和翘曲双力矩的作用。设置适当的支座，可以增加横向的抗扭转特性，以确保横向稳定。通常在端横梁或者中橫梁下腹板处均匀设置2个支座，全跨采用相同的支撑形式。在布置曲线桥梁的构造后，要求在永久作用或者永久作用和可变作用共同作用下，各个支座反力均大于0，使支座始终处于受压状态。在支座施工时，要求支座水平放置。如果支座反力小于0，则支座受拉，就可能引起该支座上访的曲梁翘起，在这种情况下，通常要求重新布置桥梁跨度或者支座布置方式。[2]

3 计算实例

3.1 工程简介

工程位于某市东二环立交ES匝道上，道路设计中心线半径R=50m，单向横坡为4.0%，双车道设置，匝道的总宽度为9.9m。

本联曲线梁桥跨径布置为：3×20.3m=60.9m。

上部结构采用等高度斜腹板（设置倒圆角R=1000mm）钢筋混凝土连续箱梁，单箱双室，梁高1.8m，箱梁顶宽9640mm，两端悬臂各设130mm后浇段同防撞护栏一起浇筑，底宽4690mm，翼缘板悬臂长度1850mm，顶板等厚220mm，底板厚度为220～400mm，腹板厚度400～600mm，横断面如图1所示。

3.2 支座布置

全桥采用双支座布置，中支撑处，支座间距为2.7m。因本桥下部结构的设计要求，曲线梁桥的端横梁采用矩形断面，故端横梁处支座间距可适当放大。端支撑处，支座布置拟采用3种方案进行布置，如图2、图3所示。

3.3 有限元建模

运用Midas/Civil软件，对结构进行建模分析。全桥共划分为60个单元，边界条件按照实际情况进行模拟，模型如图4所示。

4 支座反力计算分析

4.1 支座间距的影响

三种支座布置形式下，内外侧支座反力结果如表1所示，b表示支座间距。

当支座间距从2.7m，增加到4.0m、5.0m时，内侧支反力增加了34%，外侧支反力减小了17%，内外侧的支反力差值逐渐减小了70%，内外侧支反力趋于均匀布置。

4.2 曲线半径的影响

在本工程的另外一根SE匝道上，道路设计中心线半径R=85m，按同样的3种方法布置支座，进行支座反力分析，结论如表2所示。

从以上数据看出，当桥梁结构所在的曲线半径逐渐增大，内侧支反力逐渐增大，外侧支反力逐渐减小，内外侧的支反力差值明显减小。[3]

5 结 语

（1）随着端横梁支座间距的增大，内外侧支座反力差明显减小，可以避免支座受力不均匀，从而改善内外侧支座的受力状况。

（2）内外侧的支座反力之差，与结构所在的曲线半径有直接关系，当曲线半径逐渐增大，支座反力差值逐渐减小。

（3）因本工程端横梁采用矩形断面，支座间距可适当增大，有效的改善了曲线梁桥内外侧支反力分布不均匀。

该匝道桥依据曲线梁桥的特点进行设计，即纵坡较大、下部结构布置方式以及曲线半径小等特点，选用了合理的支撑布置和跨径形式，从而使得整个桥梁的结构在受力上达到合理化分配，在外形上线形简约流畅，美观轻巧。

本文所提观点希望能对桥梁设计单位起参考借鉴作用，如有不妥之处可以共同探讨，加以改进和完善。

参考文献

[1]米良.结合实际探讨曲线桥梁设计工作[J].中华民居，2013（1）：306～307.

[2]潘黎明，浅谈曲线桥梁设计计算[J].山西建筑，2010（36）：327～328.

[3]章建伟等，曲线梁桥支座反力分析[J].浙江建筑，2010（27）：16～18，22.

作者简介：刘颖（1979-），女，汉族，黑龙江省虎林市人，工程师，桥梁设计职务。