公路曲线连续箱梁桥设计要点

1 公路曲线连续箱梁桥特点

要设计好公路曲线连续箱梁桥,必须清楚它的受力和变形特点。与直线桥梁相比,公路曲线连续箱梁桥特点如下[1]：

(1)反力。公路曲线连续箱梁桥中,由于存在很大的扭矩,使得在恒载作用下,公路曲线连续箱梁桥梁产生的反力在曲线内侧减小,外侧增加,在车辆等活荷载作用下,内侧支承出现拉应力,当拉应力大于压应力时,会引发支座脱空。

(2)扭矩。公路曲线连续箱梁桥中,不管荷载偏心与否,产生弯矩的同时会产生扭矩,并且在支座处产生的扭矩大,由于存在扭矩,会造成公路曲线连续箱梁的内侧出现卸载,外侧出现加载现象,并且平曲线半径越小,桥梁宽度越多,这种现象越严重。

(3)弯矩。对直线连续箱梁桥,作用对称荷载时,每半箱梁分担的弯矩是相同的,作用偏心荷载时,每半箱梁除分担弯矩外还影响剪力滞后特性。对曲线连续箱梁桥,对一个箱梁分成内侧半个箱梁和外侧半个箱梁,这两个半个箱梁存在不同的弯曲刚度,使得跨度相对小的内侧半个箱梁受到的荷载比跨度相对较长的外侧半个箱梁要大,使得内侧半个箱梁与外侧半个箱梁在分配弯矩上出现相反效应。

(4)变形。公路曲线连续箱梁同时受到扭转和弯曲作用,与直线桥梁相比,弯扭耦合作用下,曲线外侧箱梁的挠度会增大,箱梁的梁端会产生翘曲现象,如果曲线连续箱梁桥梁端横桥向只受较小的约束时,梁体可能会向曲线外侧滑移。

2 公路曲线连续箱梁桥结构尺寸

本研究采用单一颈内静脉入路血管内根治性栓塞法治疗脑动静脉畸形。治疗前需分析患者的出血部位、脑血管畸形Spetzler-Martin评分、术前改良Rankin量表评分等信息；再采用旋转数字减影血管造影和三维图像重组技术，准确定位引流硬膜窦位置，并根据供血动脉的数量差异，采取降压和(或)Onyx措施。结果显示，所有患者均完成根治性栓塞，改良Rankin量表评分由治疗前的2～3分降至治疗后的0～1分。

②当平曲线矢高不超过25mm时,宜按图2所示桥梁按直线桥设置。桥梁中线与桥台背墙线及桥墩中心线所成的角度相同。

①当平曲线矢高超过200mm时,按图1所示桥梁按等角度径向设置。

(3)为减小箱梁截面畸变应力,增加箱梁截面角隅联结刚度,提高箱梁的截面抗弯、抗扭刚度,在箱梁的顶底板和腹板之间设置梗腋,它能使顶板跨中弯矩减小,剪力流平顺过渡,满足了顶底板钢束构造需要,减小顶底板厚度。底板处梗腋宜为1∶1,顶板处梗腋宜为3∶1左右。

③当平曲线矢高在25～200mm范围内时,宜按图3所示桥梁按直线桥设置，可将桥跨向曲线外侧整体移该跨的矢高的二分之一。桥梁中线与桥台背墙线及桥墩中心线所成的角度相同。

箱形截面因抗扭性能好,抗弯刚度大,特别适合扭矩较大的曲线梁桥梁,在曲线桥梁中得到了广泛的使用。为做到设计安全、美观、经济、耐久,应合理选定箱梁的尺寸[2]。具体如下：

(4)箱梁腹板的厚度应根据每排布置的钢束数量选取,腹板跨中厚度宜取0.45m左右,腹板支点部位厚度应根据钢束平弯和锚固要求等适当加厚。顶板厚度宜为0.18～0.3cm,跨中底板厚度宜为0.16～0.25m,为满足桥墩处布置钢束的要求,底板和底板在桥墩处的厚度应比跨中厚度至少增加0.1m。

3 公路曲线连续箱梁桥设计应注意的问题

(1)尽可能弯桥直做。为节省造价,方便施工,对平曲线半径较大的公路曲线连续箱梁设计尽量弯桥直做[3]。

(2)为避免翼缘板过宽出现剪力滞后现象或翼缘板过窄导致不合理截面设计,应正确设计翼缘板宽度。为增加翼缘板承担板内横向负弯矩的能力,设计时宜合理加宽翼缘板,翼缘板宽度一般宜为梁宽的1/4～1/3,端部厚宜为0.1m,设有横向预应力筋时宜加厚,翼缘板根部可取0.3m以上。

称取5.0 g的刺葡萄皮各3份，加入0.4%盐酸溶液100 mL，于恒温40℃下水浴浸提40 min后过滤。滤渣在相同浸提条件下再进行多次浸提。确定完全浸提花青素所需次数。

图1 布梁径向等角度法示意图

(1)曲线箱梁桥的高跨比宜为115～130,跨径宜为20～60m,在满足路线要求的情况下,曲率半径越大越好。截面可采用双箱双室、双箱单室、单箱双室、单箱单室,宽度小于10m的单向双车道桥梁或匝道桥宜采用单箱单室。

图2 布梁取直法示意图

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缓冲区，指为协调省际间、用水矛盾突出的地区间用水关系而划定的水域。缓冲区应当严格管理各类涉水活动，防止对相邻水功能区造成不利影响。在省界缓冲区内从事可能不利于水功能区保护的各类涉水活动，应当事先向流域管理机构通报。

图3 布梁平分矢高法示意图

(3)避免支座脱空。引起公路曲线连续箱梁桥支座脱空的原因主要是为满足曲线桥超高段横坡和几何线形要求,使得公路曲线连续箱梁桥的重心偏向桥梁中心线的外侧,加上车辆在曲线上行驶时,为产生向曲线的外侧的离心力,使得公路曲线连续箱梁桥存在一个向外翻转的扭矩,造成曲线桥梁内弧侧的支座反力比外弧侧的支座反力小。另外,桥梁温度的变化会产生温度应力,使得公路曲线连续箱梁桥的扭矩增大。这些都会造成支座脱空,设计时应引起足够重视。设计时,应认真考虑温度应力对公路曲线连续箱梁桥影响,采取把公路曲线连续箱梁桥中间若干跨设计成固结墩或双柱墩,把内弧侧的支座设计成拉压支座,支座向外弧侧预加偏心等措施进行针对性处理。

(2)尽量不采用单支座独柱墩。公路曲线连续箱梁桥设计时不能为了桥梁美观性,全部墩都采用抗扭刚度低的单支座独柱墩,以防超载及支座偏心位置设置不合理时,引发桥梁结构破坏。考虑桥梁美观性时,宜采用美观且抗扭矩性能强的双支座花瓶墩,以减小孔跨,控制联长,改善曲线桥梁的力学性能。

（1）依托水资源发展小水电经济。漳河水库总库容21.13亿m3，年平均净来水量7.04亿m3，除保障工农业及生活生态供水外，还有部分水资源可用于水力发电。目前小水电站总装机容量近万kW，供区涉及荆门、当阳两市11个行政村，自供区与华中电网并网运行，保障供区生产生活用电及漳河工程管理局防汛抗旱等用。近年来，漳河小水电先后完成了小水电代燃料项目、增效扩容项目和防汛抗旱变电站建设以及部分输配电设施改造任务，利用漳河水库滩涂建设光伏发电项目，实现“以光补水，水光互补”，有效缓解水资源短缺情况下的电力保障问题。

(4)注意混凝土收缩和温度变化产生的位移。混凝土和温度变化引起支座桥梁纵向的位移以及桥梁横向的位移,同时还会产生使整个桥面发生旋转的平面扭矩。若容许梁端发生转角位移,能大大减小垂直轴线方向的约束力[4]。设计时,在活动端可采用在构造上限制梁端径向位移,容许梁端出现平面内旋转的变形和切向位移。为防止公路曲线连续箱梁桥发生旋转,可根据上部结构的混凝土收缩和温度变化产生的实际位移量在桥梁横向施加一个横向的约束力,并且伸缩缝构造的设计应考虑实际变形。为调整梁内的扭矩,对单柱式铰点支承,可在支承处设定合适的横向预偏心,并保证桥墩横桥向刚度足够。

人情血、安慰血时有发生。有的医生不重视患者输血指征，未将急症患者、择期手术患者、普通患者区分用血，把输血当成了一种常规临床治疗手段；医院主管部门缺乏对合理用血的有效监督管理，加剧了血荒。

(5)搞好预应力设计。预应力由于曲率的存在,会产生附加力矩和扭矩,曲线梁预应力配索应按照曲线梁的总弯矩包络图通过反复验算直到不出现拉应力。先假设钢索的位置和形状,有效预加力值,再把钢索转化成等效作用力施加于结构进行验算。若结构应力状态不理想,则对部分钢索的位置和形状、预加力值进行修改再验算, 经过反复调整、验算,直至在任何情况下结构都不产生拉应力为止。然后对曲线梁在抗弯钢索预加力和使用荷载作用下的内力矩进行检验。另外应特别重视预应力钢索预应力摩阻损失问题。

(6)搞好钢筋设计。应考虑剪力、扭转、弯曲等综合作用进行曲线箱梁的钢筋设计。抗剪钢筋的设计和箍筋加密应特别重视支座处的剪力集中和内外腹板剪力的不均匀性,箍筋间距弯矩和扭矩剪应力之和确定。普通钢筋根据抵抗内力矩要求确定。配置箍筋时应同时在平行曲梁轴线方向配置直径小于箍筋的抗扭纵筋,抗扭纵筋应均匀布置在腹板箍筋内侧周边,支点附近需加密。考虑曲线预应力引起弯梁内侧出现径向压力,在梁体腹板内应设置防崩裂的构造钢筋,以防止箱梁腹板混凝土崩裂。

4 结语

为保证公路曲线连续箱梁桥的使用质量和安全,必须解决好其设计问题。为保证公路曲线连续箱梁桥设计的质量,必须弄清楚公路曲线连续箱梁桥特点,确定好公路曲线连续箱梁桥结构尺寸,解决好公路曲线连续箱梁桥设计问题。

参考文献

[1] 吕凯,李忠平. 对箱型曲线梁桥设计问题的探讨[J]. 潍坊学院学报,2009,9(2):115-117.

[2] 杨飞,万鹏恺. 曲线桥梁设计的方法[J]. 江西建材,2011(3):169-171.

[3] 卞迁甬. 曲线桥设计中应注意的几个问题[J]. 科技信息,2011(8):746.

[4] 王钧利. 曲线箱梁桥的病害分析及设计对策[J]. 中外公路,2005(4):102-105.