小曲线连续刚构桥受力分析

滑 倩

（中铁上海设计院集团合肥有限公司,安徽 合肥 230000）

0 引言

随着我国交通事业快速发展，城市交通四通八达，曲线桥梁得到了广泛应用，并已成为铁路、公路、城市立交、高架桥梁中重要的结构形式。分析曲线桥梁的受力特征，桥梁结构应有利于抵抗弯矩、剪力、扭矩，更好地适应平面位移和转动。预应力钢筋混凝土连续刚构桥结构刚度大，整体性好、抗震性能好、具有较大抗扭潜力。连续刚构桥主梁连续并与桥墩固结，连续梁桥行车顺畅，刚构不需要转换体系，在曲线桥梁设计中得到了广泛的应用。

1 项目背景

新建合肥派河港铁路物流基地位于安徽省合肥市经济开发区内。该工程接轨点处既有轨面高程为21.76 m，线路自厂内站西端接轨后，顺接既有坡度，保持既有3‰的上坡走行325 m跨越蓬莱路和紫石路，于K8+900处变坡3.5‰的下坡跨越云谷路，再以4.0‰的下坡跨越规划路，后以1.0‰的下坡东行420 m，轨面标高为17.82 m，以平坡进入派河站，线路全长3.487 km。

云谷路为城市主干道，双向六车道，道路红线宽度为60 m。设计采用钢筋混凝土斜交连续刚构桥跨越，起终点里程为K9+354.9～K9+456.1，曲线半径R=500 m，桥跨布置为（26+33+26）m，桥墩与既有道路斜交36°，桥梁全长为101.2 m，桥型布置图见图1。

图1 桥型布置图（单位：cm）

梁体截面为单箱单室、等宽度的箱型截面，跨中截面处梁高2.0 m，墩梁固结处梁高3.0 m；墩身为混凝土实体墩，墩厚为1.5 m，墩顶局部加厚至2.0 m，墩梁固结。梁部采用贝雷梁膺架法现浇施工。

2 设计荷载

根据《铁路桥涵设计规范》（TB10002—2017）[1]，综合考虑恒载、活载、附加力。恒载主要包括结构自重、附属设备自重、基础不均匀沉降等；活载主要包括列车ZKH活载、横向摇摆力、曲线桥离心力；附加力主要包括温度变化影响力、制动力、牵引力。

根据《铁路桥涵设计规范》[1]（TB10002—2017）第4.4.1条进行荷载组合，分为主力组合、主+附组合、主+特组合。

3 有限元模型分析

该项目采用有限元分析软件建立模型[2]，计算恒载、收缩徐变、体系温度、局部温差、支座不均匀沉降、活载等荷载，得出支反力及内力、变形等。收缩徐变按3 650天计算。

主梁按预应力混凝土构件[3]设计，各指标检算采用“Civil Designer”检算程序。

3.1 模型建立

连续刚构桥采用迈达斯纵向计算，承台底部输入基础底刚度，刚度计算采用B89桩基模拟。详见图2与图3。

图2 单元划分图

图3 全桥空间计算模型

3.2 内力分析

利用有限元软件进行分析计算，提取不同荷载组合下的计算结果：①主力组合；②主+附组合；③主+特组合。

3.2.1 主力作用下计算结果

通过有限元软件计算得出连续刚构桥在主力作用下的内力图，详见图4～6。

图4 主力作用下弯矩图

3.2.2 主力+附加力作用下计算结果

通过有限元软件计算得出连续刚构桥在主加附作用下的内力图详见图7～9。

图7 主加附作用下弯矩图

3.3 不同曲率半径受力性能分析对比

在云谷路受力性能计算基础上，保持桥梁跨度、桥墩墩高、预应力钢筋配置等不变情况下，改变桥梁的曲率半径建立模型。采用Midas Civil 2021软件分别建立直线、曲率半径R=1 000 m的空间有限元模型。

提取不同工况条件下主梁内力进行分析对比，详见表1。

根据表1内力对比分析得出[4-5]：

表1 主梁内力分析对比表 /（kN·m）

（1）随着曲线曲率半径减小，主梁墩顶周围弯矩随之减小，但减小幅度较小，设计时认为曲率半径对主梁弯矩的影响可忽略不计。

图5 主力作用下扭矩图

图6 主力作用下剪力图

图8 主加附作用下扭矩图

图9 主加附作用下剪力图

（2）随着曲线曲率半径减小，主梁墩顶周围扭矩随之增大且增幅较大，故设计时曲率半径对主梁扭矩的影响不可忽略。

4 结论与建议

随着城市交通的高速发展，为减少征拆，提高土地使用率，曲线梁桥得到了广泛应用，已成为城市交通桥梁设计中的首选。该文从工程实际出发，对曲线连续刚构桥受力进行了分析。

相比直线梁桥、大曲线半径梁桥，云谷路连续刚构主梁弯矩变化不大，但扭矩明显增大，故在工程设计中应充分考虑曲率半径对扭矩的影响。