曲线梁的平衡设计要点分析

摘　要：本文通过分析曲线梁的受力特性和构造特点，论述了曲线梁桥调整墩柱偏心的重要性及平衡设计的方法。

关键词：曲线梁 匝道桥 平衡设计 独柱 调偏心

　　引言
　　近年来，在城市和公路曲线梁桥的使用运营过程中，陆续出现了各种缺陷和问题，比如墩柱开裂和支座脱空等。导致了桥梁耐久性的下降，甚至直接威胁到行车安全，必须引起设计人员的充分重视。
　　1概述
　　在目前的全国性的城市化和基础设施建设大潮中，曲线梁桥在现代化的公路及城市道路立
交中应用非常普遍，尤其在立交的匝道设计中应用最广。由于受地形、地物和占地面积等因素限制，匝道桥有别于主线桥，有其自身的特点：
　　第一， 多为一个或两个车道，桥梁宽度很小，一般在8～11m左右。
　　第二， 由于匝道的作用是用来实现道路的转向功能，在城市立交中往往受到占地面积及现有建筑物的限制，所以匝道桥多为小半径的曲线梁桥。
　　第三， 在大型立交中匝道的规模有时也在增大，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，这就增大了匝道桥的长度。
　　第四， 在曲线梁桥下部结构设计时，为减少占用土地、改善下部结构布局、增加视野和桥形美观，其下部中墩墩柱往往采用独柱支承方式。
　　由此可见，匝道曲线梁桥有其自身的特点。在用地上要求它少占地，即平曲线半径尽量的小；而从景观角度要求它跨径尽可能大，墩柱要尽可能少。
　　所以匝道曲线梁桥的受力状态较为复杂，在未充分考虑其特点的情况下进行设计，往往有可能引起主梁向外偏转或向内偏转，而使支座脱空或引起主梁和下部结构的开裂。所以，必须引起充分重视，并使用空间计算分析程序对其上下部结构进行全面、整体的计算。
　　2、独柱支承曲线梁桥受力特点
　　由于曲线梁桥主梁的平面弯曲使得下部结构墩往的支承点不在同一条直线上，从而造成曲线梁桥的受力状态与直桥有着很大差别。 在曲线梁桥中，由于自重和预应力荷载作用所产生的扭矩和扭转变形是不容忽视的。
　　其中由自重产生的扭矩总是向曲线外侧翻转的。而预应力钢束径向力产生的扭转作用也相当大。从连续梁的设计弯矩包络图可知，正弯矩区段的受力长度远大于负弯矩区段的长度，所以相应的预应力钢束重心位于主梁底部的长度远大于位于主梁顶部的长度，这使得预应力径向力产生的向外弧侧扭矩大于向内弧侧扭矩，所以预应力产生的总扭矩也是向曲线外侧翻转的。还有汽车荷载的向外偏心布置及其行使时的离心力，也会造成曲线梁桥向外偏转并增加主梁扭矩和扭转变形。
　　因此，墩柱中跨采用独柱支承方式时，由于其支点抗扭能力弱，必须在桥梁两端部设置抗扭支承，以增加桥梁的整体稳定性。当主梁的扭转传递到梁端部时，会造成梁端各横向支座受力分布严重不均，甚至使支座出现负反力，即脱空。而中墩则会出现因内外弧侧受力不均而出现支座翘曲的情况。
　　下表为某立交独柱单支点计算结果：其半径130米，梁高1.6米，桥宽9米，荷载：城市-A级。从中可以看出独柱支承曲线梁桥的受力特点。