關(guān)凱華

近年來，我國公路建設(shè)進(jìn)入了一個迅猛發(fā)展的時期，運用公路曲線橋梁越來越多了。由于受原有地物或地形的限制，一些公路的立交橋梁和交叉工程的橋梁曲線半徑比較小，橋墩基本上要設(shè)在指定位置，這種情況下只能按曲線梁橋設(shè)計。

常用設(shè)計方法

1.1合理選定設(shè)計參數(shù)

在橋梁設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)路線線型的要求，確定梁橋的平曲線形狀，選定平曲線要素，再根據(jù)橋梁的使用要求和《公路工程技術(shù)規(guī)范》，確定彎梁橋的超高及加寬值，進(jìn)而確定梁橋在直線段、圓曲線段和緩和曲線段的橋面凈寬和超高形式，進(jìn)行梁橋的橫截面布置。

1.2橋型的確定

在曲梁橋中，應(yīng)用較廣的是連續(xù)梁和簡支梁。受曲線線型的限制，連續(xù)彎梁橋一般選用箱梁（附加異性邊梁）為最佳方案，而簡支梁橋，則以選用空心板梁（附加異性邊板）為最佳方案。

1.3平面線型的布置

1.3.1常用板梁平面布置法

各墩臺平行布置。各墩臺與路線交角不相同，各墩臺蓋梁上的支座位置也不一樣，幾何及下部結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜。在曲線半徑較大、橋長較短時較為適用。其優(yōu)點是各孔（或全橋）為預(yù)制梁，可保持等長度，斜交角度較小；缼點是由于梁板端角度不同，墩、臺長度不一致，使得設(shè)計和施工相對較為復(fù)雜。

1.3.2預(yù)制空心板梁的布設(shè)方法

（1）位于曲線上的橋梁，當(dāng)路線中心線處橋梁跨徑總長范圍內(nèi)的曲線矢高hs≤5cm時，按直橋設(shè)計，采用將橋梁中心線向曲線外側(cè)平移hs/2的平分中矢法調(diào)整橋梁平面線形，護(hù)欄按曲線設(shè)置。

（2）位于曲線上的橋梁，當(dāng)路線中心線處橋梁跨徑總長范圍內(nèi)的曲線矢高hs>5cm時，按折線布孔，原則上從橋梁中心樁號向兩側(cè)敷設(shè)，以曲線內(nèi)側(cè)弦長為標(biāo)準(zhǔn)跨徑按折線布置。

曲線梁橋設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題

2.1總體布置

在進(jìn)行公路橋梁總體布置時，要考慮兩個方面問題：從結(jié)構(gòu)受力方面，要注意調(diào)整梁內(nèi)的扭矩分布，控制扭矩峰值，使梁截面以及支座受力較均勻；從結(jié)構(gòu)變形方面，要注意控制梁端縱橫向變位及翹曲變形，使之符合規(guī)范要求。要得到這些結(jié)果，主要是靠調(diào)整跨徑搭配和處理邊界條件。

2.1.1跨徑的搭配

從已建成的公路橋梁看，梁端內(nèi)側(cè)支座“脫空”現(xiàn)象比較嚴(yán)重，主要是因為內(nèi)側(cè)支座反力太小甚至出現(xiàn)了負(fù)值。所以，我們要使內(nèi)側(cè)支座處于受壓狀態(tài)，并且要有一定的壓力儲備。比較有效的辦法是控制邊跨跨徑，使邊跨跨徑與中跨比較接近。當(dāng)受實際條件限制，邊跨跨徑與中跨差距較大時，也可考慮采取其他一些措施，比如調(diào)整邊跨與中跨的自重等。

2.1.2邊界條件

邊界條件影響到整個結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。在實際設(shè)計時，要分別采用不同的約束進(jìn)行試算，然后決定結(jié)構(gòu)的邊界條件。

3.2曲線梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計

直梁橋受“彎、剪”作用，而曲線梁橋處于“彎、剪、扭”的復(fù)合受力狀態(tài)，故上下部結(jié)構(gòu)必須構(gòu)成有利于抵抗“彎、剪、扭”的措施。

3.2.1曲線梁橋的彎扭剛度比對結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形狀態(tài)有著直接的關(guān)系：彎扭剛度比越大，由曲率因素而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)彎形越大。因此，對于曲線梁橋而言，在滿足豎向變形的前提下，應(yīng)盡可能減小抗彎剛度、增大抗扭剛度，所以在曲線橋梁中，宜選用低高度梁和抗扭慣矩較大的箱形截面。

3.2.2在曲線梁橋截面設(shè)計時，要在橋跨范圍內(nèi)設(shè)置一些橫隔板，以加強(qiáng)橫橋向剛度并保持全橋穩(wěn)定性。在截面發(fā)生較大變化的位置，要設(shè)漸變段過渡，減小應(yīng)力集中效應(yīng)。

為減小曲線梁橋梁體受扭對上下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，可采用以下方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力平衡的調(diào)整：

①為減小此項扭矩的影響，比較有效的辦法是通過調(diào)整獨柱支承偏心值來改善主梁受力。

②通過預(yù)應(yīng)力筋的徑向偏心矩來消除曲梁內(nèi)某些截面過大的扭矩，改善主梁的受力狀態(tài)也是一種行之有效的辦法。預(yù)應(yīng)力曲線梁往往產(chǎn)生向外偏轉(zhuǎn)的情況，這是由其結(jié)構(gòu)特點造成的。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的扭矩分布和自重、恒載作用下的扭矩分布規(guī)律有著較大的區(qū)別，為調(diào)整扭矩分布，可在曲線梁軸線兩側(cè)采用不同的預(yù)應(yīng)力鋼束及錨下控制應(yīng)力，構(gòu)成預(yù)應(yīng)力、束應(yīng)力的偏心，形成內(nèi)扭矩來調(diào)整曲線梁扭矩分布。

在曲線梁橋選擇支承方式時，可遵循以下原則：

①對于較寬的橋（橋?qū)?/span>b>12m）和曲線半徑較大（一般r>100m）的曲線梁橋，由于主梁扭轉(zhuǎn)作用較小，橋體寬要求主梁增加橫向穩(wěn)定性，故在中墩宜采用具有抗扭較強(qiáng)的多柱或多支座的支承方式，亦可采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式。

②對于較窄的橋（橋?qū)?/span>b≤12m）和曲線半徑較?。ㄒ话慵sr≤100m）的曲線梁橋，由于主梁扭轉(zhuǎn)作用的增加，尤其在預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力的作用下，主梁橫向扭矩和扭轉(zhuǎn)變形很大。由于橋窄，宜采用獨柱墩，但在選用支承結(jié)構(gòu)形式時應(yīng)視墩柱高度不同而確定。較高的中墩可采用墩柱與梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)支承形式。較低的中墩可采用具有較弱抗扭能力的單點支承的方式。這樣可有效降低墩柱的彎短和減小主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形。但這兩種交承方式都需對橫向支座偏心進(jìn)行調(diào)整。

③墩柱截面的合理選用。，采用墩柱與梁固結(jié)的支承形式時，就必須注意墩柱的彎矩變化。在主梁的扭轉(zhuǎn)變形過大、同時墩柱彎矩也很大（一般墩柱較矮）的情況下，宜采用矩形截面墩柱。因為矩形截面沿主梁縱向抗彎剛度較小，而沿主梁橫向抗彎剛度較大，這樣既減小了墩柱的配筋又降低了主梁的橫向扭轉(zhuǎn)變形，更適合其受力特點。

綜上所述，實際設(shè)計中多用雙柱墩提供抗扭支承，而用獨柱墩通過預(yù)設(shè)支座偏心調(diào)整主梁扭矩分布。這種經(jīng)濟(jì)、合理的措施在公路高架橋，特別是曲線匝道的設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。 （作者單位：上蔡縣公路管理局）