论文部分内容阅读
【摘 要】 目前曲线桥梁设计计算基本上应用计算机软件精确地计算出结构的反力和内力，根据计算的反力，选择支座形式，通常要求反力大于0，即要求支座始终处于受压状态，再根据计算出的内力，应用计算机软件进行抗弯、抗剪和抗扭配筋计算，配置结构钢筋。本文主要就是针对曲线桥梁设计计算来进行分析。
【关键词】 曲线桥梁；设计；计算
引言：
曲线梁桥在进行边墩盖梁和支座设计时，由于其横向各支座反力相差较大，所以对边墩各支座反力应进行结构空间计算后确定，这样才能计算出反力的最不利值，同时避免边支座产生负反力，才能满足设计要求。只使用平面杆系程序计算出支点总反力后横向平均到各个支座上的方法，不适合曲线梁桥。现在基本上都是通过相应的计算机软件针对曲线桥梁将其中结构的内力以及反力等精确的计算出来，同时还要以计算的反力作为根据，对支座的形式进行选择，一般情况下都要求反力大于0，也就是说选择处于受压状态下的支座，最后再以计算得出的内力作为根据，通过对相应的计算机软件的应用，将其中的抗扭、抗剪以及抗弯配筋等计算出来，最终再对曲线桥梁当中的结构钢筋进行配置。
1、曲线桥梁设计的意义
目前曲线桥梁在现代化的公路及其道路交通中的数量逐年的增加，应用已经非常普遍了，在桥梁设计中应该从多方面进行全方位的考量，关于桥梁施工问题以及使用期安全性的问题等等，都是应该着重要改进的地方。在现代化曲线桥梁设计中首要的任务是选择合理的结构方案，紧接着是对结构的分析和连接的设计也是不容忽视的，在这分析过程中要取用规定的安全系数和可靠的指标，这样可以保证桥梁结构的安全性。在城市建设中，现代化的曲线桥梁设计意义重大，是一个城市的标志性建筑，这样一来就要不断的完善桥梁设计理论和结构的体系。
2、曲线桥梁的特点及其受力形式探讨
2.1、曲线桥梁梁体的弯扭耦合作用
曲线桥梁的曲梁在受到其他荷载的作用下，和其他受力体一样会产生弯矩和扭矩，由于受整理受力体的影响，弯矩和扭矩相互作用影响，从而使的梁处于弯扭耦合作用状态。此时，弯梁曲线桥表现出明显区别于其他桥梁的受力状态——截面主拉应力比普通直梁大的多。此时由于扭矩的作用，外侧的竖向挠度明显较大，使得桥产生扭转变形，由于弯扭耦合作用，在梁端可能出现翘曲，当梁端横桥向约束较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势。
2.2、下部受力复杂
由于每个桥墩的内部和外部的支座反力有明显差异，垂直力有明显不同。弯桥的墩顶水平力，与直桥的制动力，内力，温度变化等引起的地震力相差不大，但也存在径向力，径向力主要由离心力和预应力张拉所产生。
基于上述的曲线梁桥的受力特点，可以得出在单立柱支承曲线梁桥结构设计中，配合其全面的整体空间受力计算分析，只采用横向分布的简化计算方法，不能满足设计要求。必须能承受纵向弯曲，扭曲和变形的作用下，结合它的重量、预应力和汽车活载作用与详细的应力分析相结合，充分考虑其结构的空间受力特性，从而得到一个安全，可靠的结构设计。
3、曲线桥梁的构造设计
通常情况下曲线桥梁包括两种方式，也就是预应力混凝土连续箱梁桥以及就地浇筑的钢筋混凝土。在针对等截面连续曲线梁桥进行施工的时候一般采用等跨径的方式作为立面布置，有时候也会选择使用不等跨布置，在桥梁当中通常选择20m～60m作为跨径，选择115～125作为高跨比。而采用变截面连续曲线箱梁桥的形式，需要选择中跨（即主跨）大于边跨的形式作为立面布置的布置方式，保证控制在40m～70m之内的主跨径，相对于主跨跨径而言，变跨径是其的0.6倍～0.8倍。相对于中间跨径而言，支点截面的梁高大概是其的116～118，通常大于或者等于1/20；相对于支点截面梁高而言，跨中截面梁高大概是其1/1.5～1/2.5。选择箱形截面作为主梁的时候往往采用以下几种形式：双箱多室、双箱双室、单箱多室、单箱双室以及单箱单室等。
4、支撑形式设计
如果具有较大的曲线桥梁桥宽，在中横梁下腹板处或者端横梁的位置需要对多个支座进行均匀设置作为支撑形式，这就是所谓的抗扭支撑，在全跨当中选择使用一样的支撑形式。如果选择使用匝道桥梁等具有较小桥宽的曲线桥梁，要想将下部结构的工程量节省下来，往往需要将单个支座设置在中支点处，这就是所谓的点铰支承。
在完成对曲线桥梁的构造的布置之后，就能够将各个支座反力计算出来。其中最为关键的要求就是各个支座反力在永久的作用下不小于0，也就是说选择处于受压状态下的支座；各个支座反力在可变作用以及永久作用的共同作用下也应该满足不小于0的要求，也就是说选择处于受压状态下的支座。所以，各个支反力在可变作用以及永久作用的共同作用下或者在单独的永久作用下应该不小于0，这样就能够使始终处于受压状态下的支座要求得到满足，需要以计算的支反力作为根据针对支座进行选择，在针对支座进行施工的过程中需要满足放置水平的条件。
5、内力计算
内力在连续曲线箱梁桥当中主要包括以下几个方面，也就是扭矩、轴力、剪力以及弯矩等。因为有较大的扭矩存在于曲线桥梁当中，因此就会使超载的现象出现在外侧边梁当中。当内侧梁卸载的时候，由于不均匀的内力分布，因此受力最大的就是外梁，受力最小的就是内梁。与此同时，由于支点反力在内外梁中也具有较大的差别，因此具有内侧小以及外侧大的特点，如果在活载偏置的情况下，负反力就有可能在内梁当中产生，因此应该选择可以避免负反力的存在的措施针对其构造进行设计。
扭矩、轴力、剪力以及弯矩等在计算的时候如果是超静定结构，那么就需要利用变形协调方程来将其内力求解出来。结构单跨跨宽比在等于或者大于2的情况下，就是所谓的窄桥，就需要以杆系结构为根据对其进行计算。结构单跨跨宽比在不超过2的情况下，就是所谓的宽桥，这时候就需要以平面结构为根据针对其进行计算。利用相应的计算，就可以将结构的内力包络图得出来。下图1属于以杆系程序为根据计算的三跨连续曲线箱梁的单元划分。图2～图4分别为用杆系程序计算的弯矩、剪力和扭矩内力包络图。 7、计算机软件的应用
在针对曲线桥梁进行设计的时候必须要应用到相关的计算机软件，如果缺乏相应的计算机软件，就算是曲线桥梁计算已经得到了极大的简化，相对于工作人员而言，仍然还是比较复杂的。在相应的计算机软件缺乏的情况下，就算是再好的计算方法在具体的在工程实践过程中也很难得到有效的应用，并且工作人员需要面对十分复杂的工程设计计算过程。现在诸如ADINA、SAP等空间程序、专用的桥梁平面格构模型的分析程序、桥梁博士等弹性薄壁杆杆系程序等都属于曲线桥梁专用程序。在针对曲线桥梁进行设计计算的时候空间程序应用的往往比较少，这是由于ADINA以及SAP在具体的应用过程中十分的不方便，通常这些程序在深入研究的时候应用的比较多。在桥梁计算机软件当中的有限元程序包括应用在宽桥的平面格构模型程序以及应用在窄桥中的曲杆程序等，第一步应该将其划分为支承形式、有限单元以及有限元节点，然后在计算程序当中将结构模型输入进去，然后再将结构重力密度以及截面形式输入进去，最后再将可变作用荷载输入进去进行相应的计算，这样就能够将其中结构内力扭矩、剪力以及弯矩等的支座反力以及包络图得出来，这样就能够以内力包络图作为根据针对桥梁结构当中的截面尺寸等相关的数据进行判别。
8、结束语
现在随着城市立交的迅猛发展，我国的道路等级变得越来越高，因此越来越多的应用到了曲线桥梁。在布置中小桥梁平面的时候应该服从于立交线形，采用曲线桥梁针对曲线进行布置，采用曲线桥梁针对立交桥匝道进行布置，并且需要将异形桥梁应用在立交桥当中，通常在曲线桥梁选择使用就地浇筑法施工的箱形桥梁，以直代曲施工是曲线施工当中最为常见的施工型设计，曲线具有越大的半径，以直代曲就具有越大的直线段，而不会使桥梁的曲线线形受到影响。
参考文献：
[1]潘黎明.浅谈曲线桥梁设计计算[J].山西建筑，2010，02：327-328.
[2]米良，张玉伟.结合实际探讨曲线桥梁设计工作[J].中华民居（下旬刊），2013，01：306-307.
[3]闫昌江.浅析现代化曲线桥梁设计[J].科技创新与应用，2013，34：200.
[4]侯林平，王福敏，王丰华.小半径曲线桥梁设计方法分析[J].中国水运（下半月刊），2011，01：179-180.
[5]吴六政.曲线梁桥设计中几个关键技术研究[D].西南交通大学，2004.
【关键词】 曲线桥梁；设计；计算
引言：
曲线梁桥在进行边墩盖梁和支座设计时，由于其横向各支座反力相差较大，所以对边墩各支座反力应进行结构空间计算后确定，这样才能计算出反力的最不利值，同时避免边支座产生负反力，才能满足设计要求。只使用平面杆系程序计算出支点总反力后横向平均到各个支座上的方法，不适合曲线梁桥。现在基本上都是通过相应的计算机软件针对曲线桥梁将其中结构的内力以及反力等精确的计算出来，同时还要以计算的反力作为根据，对支座的形式进行选择，一般情况下都要求反力大于0，也就是说选择处于受压状态下的支座，最后再以计算得出的内力作为根据，通过对相应的计算机软件的应用，将其中的抗扭、抗剪以及抗弯配筋等计算出来，最终再对曲线桥梁当中的结构钢筋进行配置。
1、曲线桥梁设计的意义
目前曲线桥梁在现代化的公路及其道路交通中的数量逐年的增加，应用已经非常普遍了，在桥梁设计中应该从多方面进行全方位的考量，关于桥梁施工问题以及使用期安全性的问题等等，都是应该着重要改进的地方。在现代化曲线桥梁设计中首要的任务是选择合理的结构方案，紧接着是对结构的分析和连接的设计也是不容忽视的，在这分析过程中要取用规定的安全系数和可靠的指标，这样可以保证桥梁结构的安全性。在城市建设中，现代化的曲线桥梁设计意义重大，是一个城市的标志性建筑，这样一来就要不断的完善桥梁设计理论和结构的体系。
2、曲线桥梁的特点及其受力形式探讨
2.1、曲线桥梁梁体的弯扭耦合作用
曲线桥梁的曲梁在受到其他荷载的作用下，和其他受力体一样会产生弯矩和扭矩，由于受整理受力体的影响，弯矩和扭矩相互作用影响，从而使的梁处于弯扭耦合作用状态。此时，弯梁曲线桥表现出明显区别于其他桥梁的受力状态——截面主拉应力比普通直梁大的多。此时由于扭矩的作用，外侧的竖向挠度明显较大，使得桥产生扭转变形，由于弯扭耦合作用，在梁端可能出现翘曲，当梁端横桥向约束较弱时，梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势。
2.2、下部受力复杂
由于每个桥墩的内部和外部的支座反力有明显差异，垂直力有明显不同。弯桥的墩顶水平力，与直桥的制动力，内力，温度变化等引起的地震力相差不大，但也存在径向力，径向力主要由离心力和预应力张拉所产生。
基于上述的曲线梁桥的受力特点，可以得出在单立柱支承曲线梁桥结构设计中，配合其全面的整体空间受力计算分析，只采用横向分布的简化计算方法，不能满足设计要求。必须能承受纵向弯曲，扭曲和变形的作用下，结合它的重量、预应力和汽车活载作用与详细的应力分析相结合，充分考虑其结构的空间受力特性，从而得到一个安全，可靠的结构设计。
3、曲线桥梁的构造设计
通常情况下曲线桥梁包括两种方式，也就是预应力混凝土连续箱梁桥以及就地浇筑的钢筋混凝土。在针对等截面连续曲线梁桥进行施工的时候一般采用等跨径的方式作为立面布置，有时候也会选择使用不等跨布置，在桥梁当中通常选择20m～60m作为跨径，选择115～125作为高跨比。而采用变截面连续曲线箱梁桥的形式，需要选择中跨（即主跨）大于边跨的形式作为立面布置的布置方式，保证控制在40m～70m之内的主跨径，相对于主跨跨径而言，变跨径是其的0.6倍～0.8倍。相对于中间跨径而言，支点截面的梁高大概是其的116～118，通常大于或者等于1/20；相对于支点截面梁高而言，跨中截面梁高大概是其1/1.5～1/2.5。选择箱形截面作为主梁的时候往往采用以下几种形式：双箱多室、双箱双室、单箱多室、单箱双室以及单箱单室等。
4、支撑形式设计
如果具有较大的曲线桥梁桥宽，在中横梁下腹板处或者端横梁的位置需要对多个支座进行均匀设置作为支撑形式，这就是所谓的抗扭支撑，在全跨当中选择使用一样的支撑形式。如果选择使用匝道桥梁等具有较小桥宽的曲线桥梁，要想将下部结构的工程量节省下来，往往需要将单个支座设置在中支点处，这就是所谓的点铰支承。
在完成对曲线桥梁的构造的布置之后，就能够将各个支座反力计算出来。其中最为关键的要求就是各个支座反力在永久的作用下不小于0，也就是说选择处于受压状态下的支座；各个支座反力在可变作用以及永久作用的共同作用下也应该满足不小于0的要求，也就是说选择处于受压状态下的支座。所以，各个支反力在可变作用以及永久作用的共同作用下或者在单独的永久作用下应该不小于0，这样就能够使始终处于受压状态下的支座要求得到满足，需要以计算的支反力作为根据针对支座进行选择，在针对支座进行施工的过程中需要满足放置水平的条件。
5、内力计算
内力在连续曲线箱梁桥当中主要包括以下几个方面，也就是扭矩、轴力、剪力以及弯矩等。因为有较大的扭矩存在于曲线桥梁当中，因此就会使超载的现象出现在外侧边梁当中。当内侧梁卸载的时候，由于不均匀的内力分布，因此受力最大的就是外梁，受力最小的就是内梁。与此同时，由于支点反力在内外梁中也具有较大的差别，因此具有内侧小以及外侧大的特点，如果在活载偏置的情况下，负反力就有可能在内梁当中产生，因此应该选择可以避免负反力的存在的措施针对其构造进行设计。
扭矩、轴力、剪力以及弯矩等在计算的时候如果是超静定结构，那么就需要利用变形协调方程来将其内力求解出来。结构单跨跨宽比在等于或者大于2的情况下，就是所谓的窄桥，就需要以杆系结构为根据对其进行计算。结构单跨跨宽比在不超过2的情况下，就是所谓的宽桥，这时候就需要以平面结构为根据针对其进行计算。利用相应的计算，就可以将结构的内力包络图得出来。下图1属于以杆系程序为根据计算的三跨连续曲线箱梁的单元划分。图2～图4分别为用杆系程序计算的弯矩、剪力和扭矩内力包络图。 7、计算机软件的应用
在针对曲线桥梁进行设计的时候必须要应用到相关的计算机软件，如果缺乏相应的计算机软件，就算是曲线桥梁计算已经得到了极大的简化，相对于工作人员而言，仍然还是比较复杂的。在相应的计算机软件缺乏的情况下，就算是再好的计算方法在具体的在工程实践过程中也很难得到有效的应用，并且工作人员需要面对十分复杂的工程设计计算过程。现在诸如ADINA、SAP等空间程序、专用的桥梁平面格构模型的分析程序、桥梁博士等弹性薄壁杆杆系程序等都属于曲线桥梁专用程序。在针对曲线桥梁进行设计计算的时候空间程序应用的往往比较少，这是由于ADINA以及SAP在具体的应用过程中十分的不方便，通常这些程序在深入研究的时候应用的比较多。在桥梁计算机软件当中的有限元程序包括应用在宽桥的平面格构模型程序以及应用在窄桥中的曲杆程序等，第一步应该将其划分为支承形式、有限单元以及有限元节点，然后在计算程序当中将结构模型输入进去，然后再将结构重力密度以及截面形式输入进去，最后再将可变作用荷载输入进去进行相应的计算，这样就能够将其中结构内力扭矩、剪力以及弯矩等的支座反力以及包络图得出来，这样就能够以内力包络图作为根据针对桥梁结构当中的截面尺寸等相关的数据进行判别。
8、结束语
现在随着城市立交的迅猛发展，我国的道路等级变得越来越高，因此越来越多的应用到了曲线桥梁。在布置中小桥梁平面的时候应该服从于立交线形，采用曲线桥梁针对曲线进行布置，采用曲线桥梁针对立交桥匝道进行布置，并且需要将异形桥梁应用在立交桥当中，通常在曲线桥梁选择使用就地浇筑法施工的箱形桥梁，以直代曲施工是曲线施工当中最为常见的施工型设计，曲线具有越大的半径，以直代曲就具有越大的直线段，而不会使桥梁的曲线线形受到影响。
参考文献：
[1]潘黎明.浅谈曲线桥梁设计计算[J].山西建筑，2010，02：327-328.
[2]米良，张玉伟.结合实际探讨曲线桥梁设计工作[J].中华民居（下旬刊），2013，01：306-307.
[3]闫昌江.浅析现代化曲线桥梁设计[J].科技创新与应用，2013，34：200.
[4]侯林平，王福敏，王丰华.小半径曲线桥梁设计方法分析[J].中国水运（下半月刊），2011，01：179-180.
[5]吴六政.曲线梁桥设计中几个关键技术研究[D].西南交通大学，2004.