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midas关于斜弯桥

来源:用户分享 时间:2025/10/12 6:09:44 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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在剪力-柔性梁格法如果解决实际问题的方面,介绍的都不是很详细,在此希望能通过此论题的开始,起到抛砖引玉的作用,一方面为困惑的设计人员深入了解,另一方面彼此交流互相提高弯桥的设计水平。 目前解决曲线桥梁计算方法有以下几种: 1、空间梁元模型法 2、空间薄壁箱梁元模型法 3、空间梁格模型法 4、实体、板壳元模型法

第一种方法,是不能考虑桥梁的横向效应的,使用时要求桥梁的宽跨比不易太大。第二种方法,是第一种方法的改进,主要区别是采用了不同的单元模型,考虑了横向作用如翘曲和畸变。

第四种方法,是解决问题最有效的方法,能够考虑各种结构受力问题。 第三种方法,是目前设计及科研中常采用的方法,其特点是容易掌握,且对设计能保证足够的精度,其中采用比较多的方法是剪力-柔性梁格法,能充分考虑弯桥横向的受力特性。 弯桥的受力特性如下:

弯桥由于弯扭耦合现象的存在,其应力和变形不再仅仅是弯矩单独的影响,这样使得外梁弯曲应力大于内梁的弯曲应力,外梁的挠度大于内梁的挠度。一般不主张采用加大外腹板高度的箱梁截面形式来改善受力特性。 剪力-柔性梁格法的原理

是当梁格节点与结构重合的点承受相同挠度和转角时,由梁格产生的内力局部静力等效与结构的内力。其实质是将传统的一维杆单元计算模式推

进到二维计算模型,用一个二维的空间网格来模拟结构的受力特性 有了以上的理论知识后便可以开始弯桥的设计,步骤如下: 1、截面尺寸的拟订 2、模型的划分 3、模型特性的计算

4、结果整理,并根据内力输出结果配筋

5、检算各项设计指标:设置预偏心,支承反力的调整应力、挠度、裂缝宽度、斜截面承载力检算、抗扭检算等。

现以一三跨曲线梁桥为例说明以上的设计过程。跨径20m+25m+20m;梁高1.6m,端横梁宽1.0m,中横梁宽度均为2.0m

桥面宽为:净8+2x0.5m(防撞栏);双支座径向距离5.0m,单支座设在横梁中心,曲线半径50.0m,其截面形式如下:

目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加,应用已非常普遍。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和匝道,这就增大了匝道桥的长度。由于匝道桥具有斜、弯、坡、异形等特点,给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难。

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。由于桥面超高的需要及梁体受扭时外边梁受力较大的需要,故可在桥梁横向将各主梁布置做成不同的梁高,如图一所示。为了构造简单,方便施工,也可将主梁做成等高度的,其超高横坡由墩台顶面形成,如图二所示。 3弯梁桥结构受力特点 3.1梁体的弯扭耦合作用

曲梁在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩,并且互相影响,使梁截面处于弯扭耦合作用的状态,其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多,这是曲梁独有的受力特点。弯梁桥由于受到强大的扭矩作用,产生扭转变形, 其曲线外侧的竖向挠度大于同跨径的直桥;由于弯扭耦合作用,在梁端可能出现翘曲;当梁端横桥向约束较弱时,梁体有向弯道外侧“爬移”的趋势。

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

由于内外侧支座反力相差较大,使各墩柱所受垂直力出现较大差异。弯桥下部结构墩顶水平力,除了与直桥一样有制动力、温度变化引起的内力、地震力等外,还存在离心力和预应力张拉产生的径向力。

故在曲线梁桥结构设计中,应对其进行全面的整体的空间受力计算分析,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。所以在曲线梁桥中,宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。 4.2在弯梁桥截面设计时,要在桥跨范围内设置一些横隔板,以加强横桥向刚度并保持全桥稳定性。在截面发生较大变化的位置,要设渐变段过渡,减小应力集中效应。

4.3在进行配筋设计时要充分考虑扭矩效应,弯梁应在腹板侧面布置较多受力钢筋,其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直桥多,且应配置较多的抗扭箍筋。

4.4 城市立交桥中的弯箱梁桥中墩多布置成独柱支承构造。在独柱式点铰

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