1、浅谈小半径预应力连续曲线梁桥设计体会摘要：小半径预应力连续曲线梁桥在公路及城市立交中广泛应用，桥梁具有斜、弯、坡等特点，给桥梁的结构计算和构造处理带来很大困难，对桥梁设计提出了比较高的要求，本文结合某城市立交互通匝道桥设计，浅谈小半径预应力曲线梁桥的设计体会 关键词： 小半径；预应力曲线桥梁；箱梁；匝道桥； 中图分类号： U448 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着交通建设的发展，曲线梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加， 应用已非常普遍。在互通式立交的匝道桥设计中小半径曲线桥梁应用较为广泛。由于受地形、地物和占地面积的影响，匝道的设计往往受到多种因素的限制，这就决定了匝道桥
2、设计具有以下特点：匝道桥的桥面宽度比较窄，一般匝道宽度在 611m 左右。 由于匝道是用来实现道路的转向功能的，在城市中立交往往受到占地面积的限制，所以匝道桥多为小半径的曲线梁桥，而且设置较大超高值。 匝道桥往往设置较大纵坡，匝道不仅跨越下面的非机动车道，有时还需跨越主干道和匝道，这就增大了匝道桥的长度。 由于匝道桥具有斜、弯、坡等特点，给桥梁的结构计算和构造处理带来很大困难。本文结合参与设计的某城市立交互通匝道桥设计，浅谈预应力连续曲线梁桥的设计体会。 总体设计 2.1 设计标准 （1）设计荷载：公路级； （2）桥面宽度：9.0m。 （3）抗震等级：度 2.2 桥梁设计概况 （1）桥梁上部结
3、构为 5-20m 预应力混凝土连续箱梁，平面位于R=54m 的圆曲线及 A=95.5 的右偏缓和曲线内，纵坡 3.915%，最大横坡8%，属于典型的斜、弯、坡桥。 图一 桥梁平面布置图 （2）主梁为单箱单室箱梁，梁高 1.3m；顶板宽 9.0m，底板宽4.5m，箱梁悬臂 2.25m，腹板厚 40cm，顶.板厚 25cm，底板厚 25cm。支点处设横隔梁，中横隔梁宽 2.0m,端横隔梁宽 1.5m。箱梁断面图见图二。图二 箱梁断面图 （3）预应力钢绞线采用低松弛高强钢绞线，fpk=1860Mpa，锚下张拉控制应力 con=0.75fpk=1395 Mpa，弹性模量 Ep=1.95x105 Mpa
4、。孔道摩擦系数 =0.17，孔道偏差系数 = 0.0015，一端锚具变形及钢束回缩 =6mm。箱梁纵向均采用 12s15.2 钢绞线及 OVM 锚固体系。 图三 箱梁钢束断面布置图 （4）下部结构采用柱式墩，肋式台，基础为钻孔灌注桩基础。由于本桥曲线半径较小，结构在荷载作用下，弯扭偶合作用明显，结构扭矩较大，故墩台均设置双支座，防止由于单支座引起支座脱空。 2.3 结构分析 上部结构静力分析，采用有限元专用程序进行计算。计算荷载考虑了恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、地震力及温度变化等。由于该桥曲线半径较小，为了保证结构物的可靠性，在静力分析的同时，还采用空间有限元通用程序，对
5、结构、动力静力特性进行了分析。 箱梁横向桥面板计算分别按框架和简支板考虑固端影响两种方法进行分析，择其大者进行截面配筋设计。 设计总结 由于曲线梁桥处于“弯、剪、扭”的复合受力状态，故上、下部结构必须构成有利于抵抗“弯、剪、扭”的措施。 （1）曲线梁桥的弯扭刚度比对结构的受力状态和变形状态有着直接的关系：弯扭刚度比越大，由曲率因素而导致的扭转弯形越大，因此，对于曲线梁桥而言在满足竖向变形的前提下，应尽可能减小抗弯刚度、增大抗扭刚度。所以在曲线梁桥中，宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。 （2）小半径曲线梁桥的梁高大于跨径的 1/18 时，是比较经济的。在特殊情况下也不应小于跨径的 1/22
6、。 （3）在进行配筋设计时要充分考虑扭矩效应，曲线梁应在腹板侧面布置较多受力钢筋，其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直桥多，且应配置较多的抗扭箍筋。 （4）为抵抗预应力钢束产生的径向力，应在预应力混凝土曲线梁桥中应设置防崩钢筋。 （5）在支承形式上，小半径曲线梁桥通常三种布置形式：全部采用抗扭支承。两端设置抗扭支承，中间设单支点铰支承。两端设置抗扭支承，中间既有单支点铰支承，又有抗扭支承的混合式支承，下部墩柱当与之相匹配。 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 12；，但对扭矩的影响，则随曲率的增大
7、而加大。当各跨圆心角大于 30 度时，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全长成为受扭跨度，这也是我们常常所说的扭矩的传递作用，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，所以在本桥设计时，桥梁中间墩均设置两支点的抗扭支承。 如果中间墩设置为独柱墩，中间墩则需在点支承向曲线外侧方向预设一定偏心值，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
8、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。 4 结束语 小半径预应力连续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，我们可以较为准确地掌握其结构的受力行为。针对其不同于直线梁的受力特点，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。 参考文献： 1范立础桥梁工程M 北京：人民交通出版社，2001 2邵容光混凝土弯梁桥M北京：人民 交通 出版社，1996. 3孙广华曲线梁桥计算M北京：人民交通出版社，1997. 4何维利独柱支承的曲线梁桥设计C 中国 土木工程学会桥梁及结构工程学会和十四届年会论文集
