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《獨(dú)柱支承的曲線梁橋設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、獨(dú)柱支承的曲線梁橋設(shè)計(jì)何維利（北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院）【摘要】本文論述了曲線架橋設(shè)計(jì)過程中所遇到的一些實(shí)際問題，并提出了一些解決方法。介紹了曲線橋梁的受力特點(diǎn)，論述了曲線梁橋調(diào)整墩柱偏心的平衡設(shè)計(jì)方法，分析了不同支承形式和預(yù)應(yīng)力鋼束對(duì)曲線梁橋受力的影響，另外對(duì)曲線梁橋的施工和構(gòu)造要求進(jìn)行了論述。【關(guān)鍵詞】曲線梁橋平衡設(shè)計(jì)最大扭轉(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)變形預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力一、概述目前曲線梁橋在現(xiàn)代化的公路及城市道路立交中應(yīng)用已非常普遍。尤其在立交的匝道設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣。由于受地形、地物和占地面積的影響，匝道的設(shè)計(jì)往往受到多種因素
2、限制。這就決定了匝道橋具有以下特點(diǎn)：首先匝道有別于主干道，所以匝道橋的寬度比較窄，一般匝道多為一或兩車道。寬度在6～11m左右。第二，由于匝道用來實(shí)現(xiàn)道路的轉(zhuǎn)向功能，在城市中立交往往受到占地面積的限制，所以匝道橋多為小半徑的曲線梁橋，平曲線最小半徑可在30m左右，曲線匝道橋上多設(shè)置較大超高值。第三，在大型立交中匝道的規(guī)模有時(shí)也在增大，匝道橋往往設(shè)置較大縱坡，匝道不僅跨越下面的非機(jī)動(dòng)車道，有時(shí)還需跨越主干道，這就增大了匝道橋的長度。在曲線梁橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為減少占用土地、改善下部結(jié)構(gòu)布局、增加視野和橋形美觀，其
3、下部墩往往往采用獨(dú)柱支承方式。這種形式的曲線梁橋受力狀態(tài)較為復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)過程中，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)有充分的了解，全面綜合考慮各種因素對(duì)主梁及撤往的不利影響。在全國范圍內(nèi)，此類橋型結(jié)構(gòu)目前已出現(xiàn)多次因設(shè)計(jì)原因而在施工或使用過程中發(fā)生事故；其中有的引起主梁開裂；有的引起墩柱開裂；還有的引起主梁向外偏轉(zhuǎn)或向內(nèi)偏轉(zhuǎn)而使支座脫空；有的已經(jīng)全橋拆除；給國家造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。綜上所述，對(duì)于獨(dú)柱支承曲線梁橋的設(shè)計(jì)，必須引起充分重視，并使用空間分析程序?qū)ζ渖舷虏拷Y(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的整體的計(jì)算。下面就曲線梁橋設(shè)計(jì)中遇到的一些實(shí)際問
4、題進(jìn)行分析與論述。二、獨(dú)柱支承曲線架橋結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)曲線梁橋受力特點(diǎn)是相對(duì)于直橋而言的，由于主梁的平面彎曲使得下部結(jié)構(gòu)墩往的支承點(diǎn)不在同一條直線上，從而造成曲線梁橋的受力狀態(tài)與直橋有著很大差別。構(gòu)成了其獨(dú)有的受力特點(diǎn)。首先對(duì)直橋而言，在主梁自重和預(yù)應(yīng)力鋼束作用下，由于荷載是對(duì)稱的，對(duì)主梁并不產(chǎn)生扭矩和扭轉(zhuǎn)變形。但是在曲線梁橋中，由于自重和預(yù)應(yīng)力荷載作用所產(chǎn)生的扭矩和扭轉(zhuǎn)變形是不容忽視的，預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用相當(dāng)大。在大曲率、較大跨徑的曲線梁橋中，主梁組合最大扭矩值有時(shí)可達(dá)縱向最大彎矩值的50％以上。由于
5、橋梁下部結(jié)構(gòu)采用獨(dú)柱支承方式，因此交承點(diǎn)的位置對(duì)結(jié)構(gòu)受力尤為重要。此外由于獨(dú)柱支承曲線梁橋中門支點(diǎn)抗扭能力弱，所以必須在橋梁兩端部設(shè)置抗扭支承，以增加橋梁的整體穩(wěn)定性。由于主梁的扭轉(zhuǎn)傳遞到梁端部時(shí)，會(huì)造成端部各支座橫向受力分布嚴(yán)重不均，甚至使支座出現(xiàn)負(fù)反力。還有汽車荷載的偏心布置及其行使時(shí)的離心力，也會(huì)造成曲線梁橋向外偏轉(zhuǎn)并增加主梁扭矩和扭轉(zhuǎn)變形。綜合以上曲線梁橋受力特點(diǎn)，故在獨(dú)柱支承曲線梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面的整體的空間受力計(jì)算分析，只采用橫向分布等簡化計(jì)算方法，不能滿足設(shè)計(jì)要求。必須對(duì)其在承受縱向彎
6、曲、扭轉(zhuǎn)和翹曲作用下，結(jié)合自重、預(yù)應(yīng)力和汽車活載等荷載進(jìn)行詳細(xì)的受力分析，充分考慮其結(jié)構(gòu)的空間受力特點(diǎn)才能得到安全可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。三、下部支承方式對(duì)曲線梁橋內(nèi)力影響曲線梁橋的不同支承方式，對(duì)其上、下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響非常大，根據(jù)其結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)一般采用的支承方式為：1．在曲線梁橋兩端的橋臺(tái)或蓋梁處采用兩點(diǎn)或多點(diǎn)支承的支座，這種支承方式可有效地提高主梁的橫向抗扭性能，保證其橫向穩(wěn)定性。2．在曲線梁橋的中墩支承處可采用的支承形式很多，應(yīng)根據(jù)其平面曲率、跨徑、墩柱截面和墩柱高度及預(yù)應(yīng)力鋼束作用力的不同來合理地選用支承方式。
7、經(jīng)常采用的支承方式有：（1）墩頂采用方板或圓板橡膠支座，這種方式適用于中墩支反力10000kN以下曲線梁橋梁，板式橡膠支座能夠提供一定的抗扭能力，對(duì)梁有較弱的扭轉(zhuǎn)約束，水平方向容許有剪切變形。（2）對(duì)于中墩支反力接近或超過10000kN的曲線梁橋可采用單向、多向活動(dòng)或固定的盆式支座或球形支座。這種支座可根據(jù)其受力需要固定或放開某方向的水平約束，但是這種支座對(duì)主梁的扭轉(zhuǎn)沒有約束，這時(shí)主梁在橫向和縱向可自由扭轉(zhuǎn)。（3）采用雙柱中墩，或在選用矩形寬柱上設(shè)置雙點(diǎn)支承。這種支承方式對(duì)主梁可提供較大的扭轉(zhuǎn)約束。（4）采用獨(dú)
8、柱墩頂與梁固結(jié)的方式，墩柱可承擔(dān)一部分主梁扭矩，對(duì)主梁的扭轉(zhuǎn)變形有一定約束。采取不同的支承方式對(duì)曲線梁橋的上、下部結(jié)構(gòu)受力影響很大，針對(duì)不同的橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)選用對(duì)結(jié)構(gòu)受力有利的支承方式。通過以往的曲線梁橋設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同的支承方式主要影響主梁的扭矩值和扭矩沿梁縱向的分布規(guī)律，以及主梁的扭轉(zhuǎn)變形和墩柱的受力狀態(tài)。下面將舉例說明不同支承方式對(duì)曲線梁橋的受力影響。例1某曲線梁橋（圖1），橋梁跨徑
