斜交曲线桥下工程设计论文

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1　工程概况

某匝道桥12m＋16m＋20m＋16m＋12m，双幅桥，全宽24m，斜交角度37°。上部16m、20m跨径采用T型梁，12m跨径采用空心板，下部构造采用桩柱式墩台，桥墩设有系梁，桩径1．2m。运营4～5年后，桥梁上部梁板即朝锐角方向偏移，偏移达20cm。该桥于2002年因为降低坡度而拆除，需要进行重建。以下将对新的设计方案进行阐述。

2　总体设计

2.1　跨径的选取

（1）本工程所在地区为平原地区，因此该桥在线图1　桥型结构布置图形设计上并没有采用较大的纵坡，对于该桥跨径的设计时，可适当考虑较大的跨径。（2）当进行该桥跨径的设计时，还应充分考虑确保桥下3匝道的正常使用。（3）该桥梁桥面的总宽度为12m，因此当进行支承的布置时，其约束条件应满足结构抗扭的适用条件，同时应将抗扭约束之间的距离控制在一定的范围之内［3］。充分考虑以上几点因素，本工程的曲线桥的初步设计为：全桥的总长度为406m，跨径为25m，采用等跨径。

2.2　支承方式

在整个桥梁的设计过程中，支承方式的选取是一个非常重要的环节。在本工程中，该桥的纵坡较小，达到1．95％，桥墩的高度并不大，而曲线半径较大。由于该桥梁的桥面较窄，同时布置又要充分考虑3匝道的正常使用，因此在该桥梁的中间绿化区域不得不安置桥墩，同时考虑至美观的要求，该桥梁的桥墩全部采用墩柱墩的形式。在墩顶上应设置托盘，使其与梁体充分地固定在一起，这样可以有效地提高墩梁之间的固结能力，因此当梁上作用负荷时，其能够及时合理地传递到墩柱上，同时也能有效地分散连接处的应力［4－6］。

2.3　墩梁的设计

在桥梁中墩梁是采用固结在一起的方式，在这种情况下当外界的稳定发生明显的改变，或者梁体发生收缩和徐变时，就会使桥墩受到较大的水平应力，而且桥梁的长度变化值越大，桥墩所受到的应力值就越大［7］。因此为了有效地减少梁体长度改变的不良影响，本工程中取3跨作为1联，每联的总长度为75m，同时在相邻联之间的连接处设置一条伸缩缝，伸缩缝的设置应避免最大弯矩处，本工程中将伸缩缝设置于距桥墩中心线的3m处。为了能够提高整体的美观性，以及确保线性一致，本工程设计在相邻两联的连接处设置牛腿型挂口，并在挂口处设置橡胶支座，可以根据实际情况选用不同的类型。曲线的内侧采用的是单向盆型橡胶支座，同时在横向将其固定住，而允许其沿着切向活动；曲线的外侧采用的是双向盆型橡胶支座，即沿着横向和切向支座均能活动。

2.4　截面形式

对于曲线桥可以选用的截面形式有很多种，主要包括矩形、T形、箱形实心板等，其中应用最为广泛的是箱形截面，与其他形式相比，它具有很明显的优势［8］。考虑到本工程桥梁为刚构连续性曲线梁，其跨径为25m，这属于中等跨径，同时该桥受到的扭矩较大，因此本工程在设计中决定采用箱形截面，这种截面形式有很好的抗扭能力。通常情况下，当箱梁的悬挑板超过3m时，就应设置横向的预应力，以此抵抗桥墩的部分承受力。在国内，一般情况下将箱梁的悬挑板长度控制在2～2．5m之间，材料采用钢筋混凝土［9］。考虑国内箱梁的使用情况，如果采用悬挑板较长的箱梁，可能会引起较大的问题，同时还会产生一些原因不明的裂缝。因此本工程在箱梁的设计时，将其悬挑板的长度控制在2．5m，两边各悬挑一个。通常情况下，当进行梁高的设计时，等截面、等跨径的直线型连续梁桥的梁高设为跨径的1／15～1／20之间，但是在曲线桥中，情况较为特别。在曲线桥中，由于存在弯扭相耦合的作用，这会导致桥梁内出现较大的内力，因此曲线桥的梁高取为跨径的1／15，则本工程中梁高取为1．6m。如图2所示为本工程曲线桥的横断面形式。本工程箱梁采用的是单向双室的形式，底部的宽度为7m，在底板以及顶板与腹板的连接处布置梗肋，其厚度为20cm，两顶板的跨径为3．2m，其尺寸为30cm×10cm，这样可以有效地提高桥梁横截面的刚度。墩顶托盘的截面采用的是实心的形式，这样可以有效地确保墩顶截面的抗扭刚度满足要求，同时在跨中设置一道横隔板，其厚度取为30cm。此外，为了方便进行施工，应确保箱梁副板的高度全体保持一致，同时通过对托盘进行适当的调整可以调节底板的横坡和桥面的横坡。

3　结构计算

3.1　计算简图

本工程曲线桥的计算简图如图3所示。图中所示的为2联部分。第一联部分位于35～71号节点，它的曲线半径为40m。第二联部分为直线段，其位于1～35号节点。

3.2　预设偏心

为了能够有效地改善梁体的受力，应预先设置一定的偏心。本工程的偏心位置设置在沿径向从墩柱向外侧20cm的地方。

3.3　支承约束

支承约束是指墩台对梁体所造成的约束性条件，一般可以将其称为弹簧系数［10］。梁底的支承可使桥梁受到某方向上移动的力，该力单位大小则为弹簧系数。本工程中桥墩对梁体的支承约束可以对梁产生内弯曲变形和挠曲扭转作用。

3.4　计算结果

通过计算可以知道，在本工程曲线桥中，由于桥墩与梁体是固结在一起的，因此整个梁体的正负最大弯矩有了一定的减小，这有利于提高梁体的稳固性。对梁体所受到的剪力进行考虑，曲线桥的外弧度会长于内弧，同时里梁体所受到的荷载较大，因此，这就造成了梁体从外到内剪力不断减小的情况，这一计算结果能够很好地与曲线桥的整体受力特点相符合。在进行梁体受力的计算过程中，设计人员已经充分考虑到了弯扭耦合效应对梁体受力所造成的影响，因此对梁体进行配筋只需根据相关的规范进行即可。

4　结束语

从当前桥梁形式应用情况来看，曲线桥由于其外观突出而使得其在桥梁建设中得到应用，但鉴于当前桥梁规范的局限性导致曲线桥应用受到限制，使得高品质曲线桥的设计没有很好发展。本文通过结合具体的工程实例，系统地探讨了曲线桥的具体设计过程，包括曲线桥的跨径选取、墩梁设计等方面，旨在能为同行提供参考借鉴。

作者：蔡海燕 单位：江苏省盐城市交通规划设计院