２０１４年６月第６期 城市道桥与防洪 桥梁结构１２７ 小半径曲线梁桥设计体会浅谈 段加燕，吴庆 （林同棱国际工程咨询（中国）有限公司，重庆市４０１１２１） 摘要：由于曲线梁桥的诸多优点，在城市建设中被越来越广泛采用。但由于弯扭耦合作用，所以曲线桥在竖向荷载作用 下引起弯曲的同时会产生扭转变形，导致内外侧支座反力大小不同，甚至可能出现负反力，而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。结合重庆市立交桥的设计，阐述了小半径曲线梁桥的总体设计及设计要点，并总结了设 计体会。 关键词：小半径；曲线梁桥；扭转变形；竖向荷载；设计 中图分类号：ｕ４＿４８．２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１４）０６—０１２７—０３ ０ 引言 随着国民经济和社会的发展，城市中需要大 量兴建高架桥和立交桥，但由于城市交通功能的 １．２设计要点 （１）桥梁上部结构为四跨一联预应力混凝土 要求和地形条件的，多采用曲线桥梁和匝道 桥。这些桥梁线型变化多端，结构受力比较复 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双力矩的作用。曲线桥 具有增添城市景观、使桥梁服从路线布置、提高 交通枢纽使用功能等优点，因此在城市建设中应 用越来越广泛。与直线桥不同的是，由于弯扭耦 合作用，所以曲线桥在竖向荷载作用下引起弯曲 的同时会产生扭转变形，导致内外侧支座反力大 小不同，甚至可能出现负反力。 小半径曲线梁桥的设计越来越引起人们的重 视，当务之急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。本文结合重 庆市立交桥的设计，浅谈小半径曲线梁桥的设计 体会。 连续曲线箱梁，位于圆曲线和缓和曲线上，曲线 半径最小为１２０ ｍ。分跨布置为：２９．５ ｍ＋３０ ｍ＋３０ ｍ ＋２９．５ ｍ＝１４９ ｍ。主梁为单箱双室变为单向三室 箱梁，梁高在第一跨为１．６ ｍ，梁高为跨径的 １／１９。顶板宽８．３～２１．８５ ｍ，底板宽４．０ ｍ，箱梁翼 板悬臂１．５ ｍ，腹板厚５０ ｅｍ，顶、底板厚２５ ｃｍ。 １ 总体设计 １．１ 设计标准 设计荷载：城一Ａ级。 温度荷载：结构体系温差±２０℃，箱梁顶板 日照升温ｌ６．５℃。 桥面净宽：８．５～２２．０５ ｍ。 设计车速：４０ ｋｍ／ｈ。 抗震等级：按地震烈度一６度设防（桥址区域 地震基本裂度为７度）。 收稿日期：２０１４—０１—１６ 作者简介：段加燕（１９８５一），女，重庆人，助理工程师，从事道 路交通设计工作。 支点处设横隔梁，中横隔梁宽２．５ ｍ，端横隔梁宽 １．５ ｍ。图１为平面布置图。 （２）箱梁采用预应力体系。纵向预应力筋采 用高强度低松弛钢绞线（１５—１２及１５—９）。由于箱梁 曲线半径较小，箱梁采用分段浇筑张拉的方式 （先浇筑张拉ＢＰ２一ＢＰ５，两端张拉，再张拉两边预 应力以减少预应力损失）。图２为箱梁跨中预应力 钢束断面图。 （３）由于该桥曲线半径较小，结构在荷载作 用下，弯扭偶合作用明显，结构扭矩较大。为减 小扭矩，在一联两端采用设置双支座，由于中墩 墩高均在１８ ｍ高左右，其他位置均采用墩梁固结 形式。图３为支座布置示意图。 （４）小半径曲线梁桥的纵向预应力钢束沿箱 梁腹板平面曲线线型变化而布置成水平曲线，预 应力钢束对混凝土产生较大的径向力，它除对相 邻两预应力束之间的混凝土产生局部承压作用 外，还对预力束与箱梁内弧侧之间的混凝土产生 崩弹作用，故这种径向力对箱梁腹板的受力是 很不利的。为了解决这个问题，在钢束布置时， 相邻两预应力钢束之间留有２０ ｃｍ的混凝土厚 度，箱梁腹板留有１５ ｅｍ的混凝土厚度保护层来 抵抗这种侧向崩弹力，同时在腹板内设置防崩 钢筋。 ２０１４年６月第６期 时，是比较经济的。 城市道桥与防洪 桥梁结构１２９ 全长成为受扭跨度，这也是我们常常所说的扭矩 （３）与一般的直线桥相比，曲线箱梁桥顶板、 底板和腹板中的纵向受力钢筋、横向钢筋、箍 筋、水平分布钢筋都要考虑到全桥计算和构造上 的需要，并适当加强。 （４）在预应力混凝土曲线梁桥中设置全桥范 围防崩钢筋。 （５）在支承形式上，小半径曲线梁桥通常有３ 种布置形式：第一种为全部采用抗扭支承；第二 种为两端设置抗扭支承，中间设单支点铰支承 （采用中间墩偏心来平衡主梁自重的扭矩）；第三 种为两端设置抗扭支承，中间既有单支固结支 的传递作用，必然造成曲线桥两端抗扭支承处产 生过大的扭矩，造成曲线梁端部内侧支座脱空， 所以在必要时，须对多跨桥梁中间墩设置两支点 的抗扭支承。 如果在中间墩点支承向曲线外侧方向预设一 定偏心值，就可以调整曲线梁桥的梁体恒载扭矩 分布，有效地降低两端抗扭支承的恒载扭矩值， 但这一措施对减少活载扭矩的影响较小。这是由 于活载引起的扭矩中车辆偏载占了很大一部分， 必要时可在墩顶设置限位挡块或采用墩梁固接的 办法来曲线梁桥的梁体径向位移。曲线桥中的 弯扭刚度比Ｋ＝ＥＩ／ＧＩｄ与结构的受力状态和变形状 态直接相关， 值愈大则曲率因素而导致的扭转变 形也显著增大，因此在满足竖向变形的条件下，宜 尽量减小抗弯刚度肼的值，而增大抗扭刚度ＧＩｄ 的值，所以在断面设计过程中，应选用高度较低、 抗扭惯矩较大的梁，采用箱形截面最为合理。 承，又有抗扭支承的混合式支承，下部墩柱当与 之相匹配。 （６）对于预应力小半径曲线梁桥预应力桥， 主梁应采用分段浇筑张拉的方法，这样可以避免 预应力损失较大。 对于多跨小半径曲线连续梁桥，全部为抗扭 支承与中间为点铰支承的，两者在荷载作用下的 弯矩和剪力值差别甚小，而且曲率的变化对弯矩 值的影响也只有１％ ２％，但对扭矩的影响则随 曲率的增大而加大。当各跨圆心角大于３０℃时， 中间设单支点铰支承的扭矩控制值比全部为抗扭 支承的扭矩控制值要大１５％左右。在中间设独柱 式单支点曲线连续梁内，上部结构的扭矩不能通 过中间单支点支承传至基础，而只能由曲线桥两 端设置的抗扭支承来传递。在此情况下连续梁的 ３结语 小半径曲线梁桥的设计计算比较复杂，其温 度效应、预应力效应、活载的影响面加载都不同 于直线桥梁的计算，但通过高精度的有限元分析 计算，可以较为准确地掌握其结构的受力行为。 针对其不同于曲线梁的受力特点，在设计中采用 相应的有效措施，是可以设计出较为可靠且经济 适用的曲线桥梁的。 国家核准５条铁路线路总投资金额１ ４２４亿元 国家日前集中公布了５条铁路线路建设项目的核准情况，总投资额约１ ４２４亿元。这５条铁路 线路在今年初获得核准，分别为红柳河至淖毛湖、哈尔滨至牡丹江、哈尔滨至佳木斯、青岛至 连云港、杭州至黄山。 红柳河至淖毛湖铁路正线全长４３８ ｋｍ，项目投资估算总额为１０８．６８亿元，其中工程投资９６．５７ 亿元，机车车辆购置费１２．１１亿元。哈尔滨至牡丹江铁路客运专线全长２９０ ｋｍ，项目投资估算总额为 ３６５．２亿元，其中工程投资３４５．２亿元，动车组购置费２０亿元。哈尔滨至佳木斯铁路全长３４３ ｋｍ，项目投 资估算总额３４７．１４亿元，其中工程投资３２２．１４亿元，机车车辆购置费２５亿元。青岛至连云港铁路全长 １９４．４ ｋｍ，项目投资估算总额２３７．７亿元，其中工程投资２１６．３亿元，机车车辆购置费２１．４亿元。杭州至黄 山铁路正线全长２６５ ｋｍ，项目总投资３６５．５亿元，其中工程投资３３６．１亿元，动车组购置费２９．４亿元。
