目前,弯桥在现代化道路和城市道路立交中的数量逐年增加,应用非常普遍。尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。由于受地形,地物和占地面积的影响,匝道的设计往往受到多种因素的限制,这就决定了匝道桥设计具有以下特点:⑴匝道桥的桥面宽度比较窄,一般匝道宽度在6~11m左右。⑵由于匝道是用来实现道路的转向功能的,在城市中立交往往受到占地面积的限制,所以匝道桥多为小半径的曲线梁桥,而且设置较大超高值。⑶灯桥往往设置大纵坡,灯不仅要跨越下面的非汽车道,还要跨越主干道和灯,这增加了灯桥的长度。灯桥具有倾斜、弯曲、倾斜、异形等特点,给桥的线型设计和结构处理带来很大困难。
2弯梁桥的平面及纵,横断面布置 。
随着高等级公路在路线线形方面的要求越来越高,要求桥梁设计完全符合路线线形,所以桥梁的平面布置,基本上应服从整体线形布置的要求,桥梁纵坡也应服从路线纵坡。为了抵抗梁截面的弯矩和扭矩,在弯梁桥设计中多采用箱形截面。桥面超高的需求和梁体扭曲时外梁受力大的需求,可以在桥梁横向将各主梁的配置变成不同的梁高,如图所示。为了结构简单,施工方便,主梁也可以达到等高度,超高横坡由脚的顶面形成,如图2所示。
3弯桥结构受力。
3.1梁体的弯曲耦合作用。
弯曲梁在外荷载的作用下同时产生扭矩和扭矩,相互影响,使梁的断面处于弯曲耦合作用的状态,其断面的主拉伸应力比相应的直桥大得多,是弯曲梁独特的受力特征。弯曲桥由于受到强力扭矩的作用,发生了扭曲变形,其弯曲线外侧的垂直挠曲度比同一个跨度的直桥大的弯曲耦合作用,在梁端可能发生翘曲的梁端桥的方向约束弱的情况下,梁体有向弯曲线外侧移动的倾向。
3.2内梁和外梁受力不均。
在曲线梁桥中,由于存在较大的扭矩,因而通常会使外梁超载,内梁卸载,尤其在宽桥情况下内,外梁的差异更大。由于内,外梁的支点反力有时相差很大,当活载偏置时,内梁甚至可能产生负反力,这时如果支座不能承受拉力,就会出现梁体与支座的脱离,即“支座脱空”现象。
3.3墩台受力复杂。
由于内外支架的反力大不相同,各支架的垂直力大不相同。弯桥下部结构墩顶的水平力除了与直桥一样具有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外,还具有离心力和预应力张拉引起的径向力。
因此,在曲线桥梁结构设计中,应对整体空间受力计算分析,只采用横向分布等简化计算方法,不能满足设计要求。必须对其在承受纵向弯曲,扭转和翘曲作用下,结合自重,预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析,充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
4弯梁桥的结构设计直梁桥受“弯,剪”作用,而弯梁桥处于“弯,剪,扭”的复合受力状态,故上,下部结构必须构成有利于抵抗“弯,剪,扭”的措施。
4.1弯梁桥的弯扭刚度比对结构的受力状态和变形状态有着直接的关系:弯扭刚度比越大,由曲率因素而导致的扭转弯形越大,因此,对于弯梁桥而言在满足竖向变形的前提下,应尽可能减小抗弯刚度,增大抗扭刚度。因此,在曲线桥中,应选择低高度梁和抗扭矩较大的箱形截面。
4.2在设计弯桥截面时,在桥的跨度范围内设置横板,加强桥的刚度,保持桥的稳定性。在截面发生较大变化的位置,应设置渐变段过渡,减少应力集中效应。
4.3在设计配筋时,应充分考虑扭矩效矩效果。弯曲梁应在腹板侧面配置大量受力钢筋,其截面上下缘钢筋也比同等跨度的直桥多,应配置大量抗扭曲钢筋。
4.4城市立交桥中弯曲箱桥中的脚多配置为独立柱支撑结构。在独立柱式点铰链支撑弯曲连续梁中,上部结构在外载作用下产生的扭矩不能通过中间支撑传递到基础上,只能通过弯曲梁两端的扭曲支撑传递,弯曲梁容易产生过大的扭矩。为了减少弯曲桥体受到扭曲对上、下部结构的不良影响,可以用以下方法调整结构受力平衡
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