第六章,,曲线梁桥.docx

第六章,曲线梁桥6 曲线梁桥1 6.1 一般规定6.1.1 本章适用于平面曲线钢筋混凝土、预应力混凝土、钢混凝土联合梁式桥。6.1.2 本章仅就曲线梁桥特有的问题做出规定，其它有关问题参照相关规定执行。6.1.3 在选择曲线梁桥的结构形式及截面形态时，必需考虑有足够的抗扭刚度以适应扭转效应的影响。6.1.4 在保证结构体系受力合理的前提下兼顾桥梁美观的要求，分联处公用墩和桥梁宽度大于 10m 的曲线梁桥中墩宜设置为双柱；不应设置隐盖梁结构形式；箱梁的悬臂不宜过大，特殊是多跨连续曲线匝道桥梁。2 6.2 结构体系 6.2.1 曲线梁桥更需选择合理跨径，以有利于限制扭矩峰值，限制负反力的发生。6.2.2 曲线梁桥支座设置原则 （1）梁端支座宜设置橡胶支座，以保证适当的垂直方向的弹性约束；沿弯梁径向应设置水平方向约束，以防止过大的径向水平位移； （2）结构中墩在满意结构受力的状况下，尽可能与主梁固结或设置固定支座、抗震型盆式支座 。当采纳沿曲线切线的滑动支座时，必需保证支座具有牢靠的滑动实力。中墩不应设置球形支座、球冠支座或双向滑动支座。6.2.3 曲线梁桥中墩应设置适当的偏心值，以调整全梁的扭矩分布。其偏心值应与中墩支座选用形式相适应。旗开得胜读万卷书 行万里路 3 6.2.4 曲线梁桥中墩不采纳墩、梁固结时，应设置适当的径向水平限位措施，其强度应满意水平力强度要求。3 6.3 结构分析6.3.1 曲线梁桥结构静力分析模型的建立应满意以下要求：（1）当扭跨所对应的圆心角 φ 5o时，可作为以曲线长为跨径的直线桥进行分析。（2）当 5o φ ≤30 o 时，弯矩及剪力可按直线桥进行分析，反力及扭矩需按空间程序进行分析，并且应考虑由于预应力、混凝土收缩、徐变及温度作用所产生的效应。（3）当30o φ ≤45 o时，全部截面内力均应按空间程序进行分析。（4）当 φ 45o时，除按空间程序分析外，还应考虑翘曲约束扭转的影响。（5）当采纳具有相当抗扭刚度的闭口截面曲线梁桥，其扭转跨径所对应的（曲跨梁段）圆心角小于 12o时，可以按直线桥进行分旗开得胜读万卷书 行万里路 4 析。（6）当采纳开口截面曲线梁桥且符合下表条件时，可按直线桥进行分析：注: 前四条主要摘自日本规范，第（5）、（6）条摘自美国规范。 φ 值为有扭转约束的跨度所对应的圆心角，假如是每跨都有扭转约束时， φ 值应是各跨径所对应的圆心角，如图所示: 梁数 一跨的中心角 φ两跨或更多跨的中心角 φ2 2o3o 2 或 4 3o 4o 5 或更多 4o 5o旗开得胜读万卷书 行万里路 5 6.3.2 曲线梁桥计算图式的选择应符合以下规定：（1）闭口截面的单主梁上部结构，其跨度大于 2.5 倍截面核心宽度时，上部结构可按等效独梁计算，恒载偏心应由体积计算确定。核心宽度：整体式上部结构减去桥面悬臂板后的宽度。跨度：简支梁为桥面一跨梁支承之间曲线跨径的弦长； 连续梁为最小一跨的曲线跨径的弦长。（2）跨度小于 2.5 倍核心宽度或为多梁式上部结构时应采纳空间梁格法分析。（3）墩柱刚度对曲线梁桥内力影响很大，计算时应考虑墩柱的实际刚跨跨φ径径φ旗开得胜读万卷书 行万里路 6 度（如钢管混凝土柱），必要时需进行包络设计。例如：河道中的桩基应分别按冲刷前后的长度进行分析。（4）曲线梁桥模型具有动态特点，依据原设计拟定计算模型后进行分析，当分析结果出现支座脱空、支座滑移、支座偏转达到肯定程度时必需修正模型，或实行措施修订边界条件。6.3.3 边界条件的模拟 （1）支座模拟应与支座实际受力状态相对应，按空间各自由度考虑。（2）橡胶支座要模拟给出压缩刚度（ K N ）、剪切刚度（ K Q ）及旗开得胜读万卷书 行万里路 7 抗弯刚度（ K MY ）。支座厚度应选取橡胶片的厚度（ l ）：K N、K Q、yMK、zMK计算式：KEA lN= 、KGA lQ= 、lEIKyM y=、 （3）墩柱刚度应依据原结构的状况照实模拟，例如墩柱为钢筋混凝土梁结构则应考虑 E 值的折减，如为钢管混凝土结构，则应考虑钢管的刚度。（4）桩基础应输入其刚度矩阵，或应用有关程序输入桩基及基础的有关参数自动生成刚度矩阵。NQQMMMKK KK KKK KK Kuvwxiyizixiyiziiiixiyiziìíïïïîïïïüýïïïþïïï=-éëêêêêêêêùûúúúúúúúìíïïïîïïïüýïïïþïïï1122 2633 354435 5526 660 0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0qqq K 11 桩基承台局部坐标 u 方向的竖向刚度。lEIKZM Z=旗开得胜读万卷书 行万里路 8 K 22 桩基承台局部坐标 v 方向水平剪切刚度。K 33 桩基承台局部坐标 w 方向水平剪切刚度。K 44 桩基承台局部坐标 u 方向的抗弯刚度。K 55 桩基承台局部坐标 v 方向的抗弯刚度。K 66 桩基承台局部坐标 w 方向的抗弯刚度。K 26 桩基承台局部坐标 v 方向的单位水平位移引起的 w 方向相应的抗弯刚度。K 35 桩基承台局部坐标 w 方向的单位水平位移引起的 v 方向相应的抗弯刚度。6.3.4 单元划分应满意以下要求：旗开 得胜读万卷书 行万里路 9 （1）平面曲线换成折线分析时，必需设置足够的节点。（2）结构模型应留意与实际结构相符，全部的端横梁、中支点横梁、跨间横梁等都应考虑。6.3.5 曲线梁桥对温度力非常敏感，温度作用分析时应分别计算升温、降温、主梁上、下缘日照温差，并进行多组组合。日照温差应以当地实测值为准。当桥面铺装为沥青混凝土时日照温差应提高23度。6.3.6 温度力零点应依据支座、墩柱的抗推刚度以及曲线梁桥的平面形态，确定整个桥跨结构的不动点位置，并计算相关点的变形量和方向。6.3.7 地震力分析时，当梁的扭跨对应的圆心角 φ ≤30o时可按径向、梁中点切向两方向考虑；当 φ 30o时地震力应依据实际状况多选取几个可能方向进行分析。6.3.8 结构分析应按以下要求进行：（1）结构整体内力、应力、反力及变形分析验算 a. 必需应用弯、剪、扭各对应值进行截面强度、配筋验算，墩柱旗开 得胜读万卷书 行万里路 10 的弯、剪、扭受力状态也不行忽视。b. 有无负反力、最小反力是否符合要求、支座是否滑移，推断支座是否滑移时，从平安考虑应不计滑板支座摩阻力。c. 结构变形与计算模式是否一样，必要时需修正计算模型重新计算。（2）检查结构整体各部位位移是否合理，内容包括：a. 支座处位移是否满意要求，支座剪切变形满意规范要求、由于主梁扭转致使支座偏转，其偏转值必需符合要求。b. 各处位移是否与抗震设施有冲突。旗开得胜读万卷书 行万里路 11 c. 为伸缩缝形式选择供应数据，伸缩缝应能满意三维变形的须要，弯桥伸缩缝选取型号时应留有适当余量。d. 支座变形是否要变更设计模型。（3）结构局部分析是否满意要求：a. 箱型截面曲线梁桥应进行箱梁横断面受力分析：a)按一般结构进行箱梁横断面计算，应重点考虑预应力钢筋在顶、底板处的垂直力及腹板处预应力、收缩徐变径向力的作用。此外还应进行箍筋受力验算并增设防崩钢筋。预应力径向荷载产生的弯矩 M max 可按下式估算：ciiihRFM × = 2 . 0max 式中：h ci 腹板净高度（ m ）;F i 腹板中预应力钢筋的张拉力( kN )；旗开得胜读万卷书 行万里路 12R i 腹板中心的曲率半径( m )； bxa d x R Mg c ac×úûùêëé- - £2) (1maxg b RR Axagk gk××=图 防崩钢筋计算图式 式中：b板宽，取 b =1 m ； d c 腹板厚度（ m ）；旗开得胜读万卷书 行万里路 13a g 腹板箍筋重心到边缘的距离( m )； x中和轴到板顶的高度( m )；A gk 在板宽 1 m 内的箍筋面积( m2 )；R gk 箍筋的设计强度( kN/m2 )；R a 混凝土轴心抗压设计强度( kN/m2 )； γ c 强度平安系数取 1.25; b)当为钢混凝土联合梁结构时，剪力钉应考虑顶板预应力及顶板混凝土收缩作用的影响，验算时应选取固定支座处截面按单位宽度计算。b.曲线梁桥的盖梁设计，必需考虑主梁产生最大扭矩时反力的不均衡影响，按弯、剪、扭结构设计。c. T 形截面曲线梁桥，应验算梁肋处预应力径向力产生的梁肋与板之间的主拉应力。旗开得胜读万卷书 行万里路 14 d.曲线梁桥的圆形墩柱应按空间合成内力配筋，矩形墩柱除按两个方向分别配筋外，还应进行合成方向验算。6.4 4构造要求6.4.1 曲线梁桥纵向预应力钢筋的配置原则应尽可能使预应力钢筋的水平合力作用点连线与梁的轴线相吻合 。6.4.2 箱形截面曲线梁桥在支点旁边必需加厚顶板、底板、梁肋，以适应曲梁扭转的须要。6.4.3 曲线梁桥必需设置强大的横梁，中横梁的设置有利于削减预应力径向力对腹板及翼缘板之间的拉应力。6.4.4 箱形截面钢-混凝土联合曲线梁桥的箱内横隔板间距应适当加密，以防止钢梁发生翘曲变形，并可依据状况适当增加斜撑，以免发生比弯曲正应力大的翘曲正应力。旗开得胜读万卷书 行万里路 15 6.4.5 当曲线梁桥须要设置拉力支座时，应保证曲线梁发生变形时拉力支座不得限制水平变形或与计算模型发生冲突。6.4.6 预应力曲线梁桥，由于预加力引起的径向力作用，腹板箍筋应予加强，同时增设防崩钢筋。