曲线梁桥的结构分析与设计.pdf

曲线梁桥的结构分析与设计 刘烈恒 (深圳市市政设计研究院有限公司) 摘 要：论述了曲线梁桥的发展概况，曲线桥梁的分类和分析方法，并对各曲线梁桥分析方法的特点、适用范 围及各 自的缺点做了简要的说明。 关键词：曲线梁桥 ；空间结构分析；梁格法 ；设计 中图分类号：U4．42 文献标识码：C 文章编号：1008—3383(2011)01—0063—01 0 前 言 畸变)。 近年来，随着公路和建设事业的快速发展，涉及到曲线 (4)截面剪切中心线与梁截面形心轴线相重合。 梁的桥梁设计已经越来越多了，以往设计者希望通过调整路 3．2 梁格法 线方案，尽量避开这种结构形式 ，或由于曲线半径较大，采用 梁格分析法是用计算机分析桥梁上部结构比较实用有 以“直”代 “曲”的形式，在桥梁上部(如翼缘、护栏等)进行曲 效的空间分析方法，它具有基本概念清晰、易于理解和使用 线调整 ，以期达到与路线线形一致。这些严格意义上说都不 等特点，因此在桥梁结构分析中得到了广泛的采用。它是将 是曲线桥。由于受原有地物或地形的限制，一些城市的立交 结构原型模拟成便于计算机分析的等效梁格，通过对等效梁 桥梁和交叉工程的桥梁曲线半径比较小，桥墩基本上要设在 格的分析，得到结构原型的力学性能和内力情况。由于梁格 指定位置，这种情况下只能考虑设计曲线梁桥。 能较好地模拟原结构的空间受力性能，而且便于计算机分 1 曲线桥梁的分类 析，因此广泛用于各类桥梁的分析中。它不仅适用于板式、 从平面形状来看，曲线梁桥大多数位于圆曲线上，有时也 梁板式及箱梁截面的上部结构 ，而且对分析弯、桥特别有效。 会位于缓和曲线上也有时位于两个同向圆或两个反向圆相接的 3．3 板壳元法 圆曲线上，根据孔跨布置和地面构筑物的要求，曲线梁桥有时分 众所周知，有限元法是把原型的连续体分割成许多细小的 为扇形曲线梁桥或斜交曲线梁桥，由于斜交曲线梁桥受力更复 单元，在称为节点的离散点处连续起来分析复杂结构的方法。 杂一些，设计者往往尽量采用扇形曲线梁桥，且伸缩缝设置沿圆 结构划分为简单单元的基本原理可以应用到所有形状的复杂结 曲线径向方向设置；从孔跨布置来看，一般单跨采用简支梁桥， 构上，理论上讲，它可以分析任何复杂形状的结构。钢筋混凝土 多跨则采用连续曲梁。由于曲线半径较大，也可考虑采用变截 桥梁通常做成空间箱形结构，采用板、壳单元进行离散，当板壳 面形式，这种形式在直线梁桥中应用较多，外观效果效好；从施 单元相当细密时，可以包括桥梁结构的各种受力行为，如弯曲变 工方法来看，直线梁桥施工方法在曲线梁桥中都可以采用，现 形、扭转变形和局部变形。由理论计算和试验可知，用板、壳单 浇、悬臂施工、顶推以及悬拼都在弯桥梁施工中应用，但因弯梁 元法与空间梁单元法相比，变位基本一致。 桥结构尺寸较多，不一致性较大，钢筋也较复杂，故我国目前大 3．4 三维实体元法 多数还是采用支架现浇法施工。 桥梁结构分析过程中，对受力复杂部位有时需要知道结 2 曲线梁桥的力学特征 构的局部应力状态，以进行结构的合理配筋设计。如桥梁结 曲线梁桥能很好地克服地形、地物的限制 ，可以让设计 构承台、斜拉桥塔柱及主梁锚 固区段 、系杆拱桥拱梁连接结 者较 自由地发挥 自己的想象，通过平顺、流畅的线条给人以 构、悬臂梁桥梁端牛腿等。对此类结构的局部分析可以从整 美的享受。但是曲线梁桥的受力 比较复杂。与直线梁相比， 体结构中取出隔离体按整体分析得到的隔离体截面内力或 曲线梁的受力性能有如下特点。 位移条件作为隔离体边界条件，采用三维实体元进行子结构