英雄山路立交匝道连续曲线箱梁桥设计分析

摘要：连续曲线箱梁桥是很多城市的立交桥和高架桥构造中运用最为普遍的一种，该类型桥梁具有较强的适应能力。英雄山路立交工程是济南市二环南路建设工程中一个重要节点，是一座连接二环南路及顺河高架南延快速路的全互通立交桥。受地形及周边环境的影响，该立交桥东西主线及8条匝道均位于曲线段上，其中A、D匝道位于R=55米的曲线段上，笔者通过该立交的设计实践，及多年的桥梁设计经验，谈谈对连续曲线箱梁桥梁设计体会。

关键词：连续曲线；箱梁桥；设计

中图分类号：S611 文献标识码： A

1工程概况

预应力混凝土连续曲线箱梁桥是当前我国桥梁建设中普遍采用的一种办法。特别是城市快速路的迅速发展，互通立交的建设也越来越多，城市桥梁受限制条件较多，曲线梁桥能够很好的适应各种限制的需求，而且结构线条优美，美观大方。

英雄山路立交工程是济南市二环南路建设工程中一个重要节点，是一座连接二环南路及顺河高架南延快速路的全互通立交桥。受地形及周边环境的影响，该立交桥东西主线及8条匝道均位于曲线段上，其中A、D匝道位于R=55米的曲线段上，形式复杂多变。通过该立交桥匝道连续曲线梁桥设计，谈一下对连续曲线箱梁桥梁设计的一些心得体会。

2曲线箱梁桥的力学特性及其存在的问题

曲线箱梁桥最主要的力学特性即是截面出现弯扭耦合状况，并长时间出于该状况。对于直线梁桥，在自重和预应力钢束作用下，荷载是对称的，不会对主梁产生扭矩和扭转变形。但是在曲线梁桥中，自重和预应力荷载作用所产生的扭矩和扭转变形是不容忽视的。在弯扭耦合状态下，可能使桥梁发生翘曲和横向变位或“爬移”，以及支座脱空等不良现象。

（1）变形方面，当曲线箱梁桥处于弯扭耦合效果状况时，曲线箱梁桥会出现竖向变形和弯曲平面内变形两种情况的叠加，因而，曲线箱梁桥变形的程度要远远大于直线梁桥的变形程度，而且梁的外侧变形的程度也大于内侧变形的程度，变形严峻的梁会出现梁端翘曲变形的状况。当梁端的横桥向束缚力不足时，梁体可能会出现向曲线外侧侧滑的“爬移现象”。除此以外，单项行驶构造的曲线箱梁桥的主梁在长时间轿车离心力和制动力的影响下会出现水平错位的状况，错位的一般有两个：一是曲线外侧方向；二是轿车制动力方向。

（2）支反力方面，曲线梁桥的支反力的改变趋势可以分为两类：曲线箱梁内侧变小趋势和外侧变大趋势。当出现曲率半径较小、恒载所占比重较轻或者活载偏载严重等状况时，都有可能引起曲线箱梁桥的内侧支座出现脱空的状况，严重的甚至会导致梁体倾覆。

（3）梁体受力方面，由于曲线箱梁桥同时承受弯矩和扭矩，在弯扭耦合作用下，外侧梁体受力变大，内侧梁体受力变小，致使内外梁体受力不均匀。曲率半径越小、桥梁越宽，这种现象就越明显。这一现象与支反力的变化是一致的。

（4）墩台受力方面，内外梁体的受力不同，导致支反力不均，因此，墩台的受力更为复杂。受支反力不一样的影响，曲线箱梁桥墩柱的轴向压力也会有很大的不一样，影响墩顶的水平受力除了轿车的制动力以及气温区别致使的内力效果以外，墩顶的水平力同时也受离心力以及预应力的影响，并在离心力和预应力归纳效果下构成径向力。因为曲梁的切线方向并不共同，这也致使轿车制动力在下部构造的分配核算更为复杂。

3曲线箱梁桥设计需注意问题

目前曲线梁桥在城市道路立交中应用已非常普遍。特别是在立交的匝道设计中应用最广，匝道不同于主线，设计车速较低、宽度也比较窄，一般匝道多为1～2车道，宽度在8～10m左右。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，平曲线最小半径可在30m左右，曲线匝道桥上多设置较大超高值。受众多因素的影响，曲线梁桥的受力更为复杂，因此设计时，不仅需要从受力上考虑，同时还应加强构造措施，从根本上控制。

3.1 跨径布置

在大型立交特别是枢纽立交中匝道的规模也在逐步增大，匝道跨径的布置不仅考虑结构受力，还得考虑地面道路的交通组织，匝道不仅跨越下面的非机动车道，有时还需跨越主干道，这就增大了匝道桥的跨径。较大跨径的桥梁需要预应力结构，而预应力次效应会增大“弯扭耦合作用“产生的不良作用，因此应并避免或减少。

英雄山路立交设计时，结合地面道路交通组织，并根据匝道曲率半径确定如下原则：当匝道半径小于100米时，跨径控制在20米以内，采用钢筋混凝土结构，地面交通配合匝道墩柱布置的原则；当匝道半径100米

3.2 下部支承方式

曲线梁桥的不同支承方式，对结构内力影响较大，根据其结构受力特点，常见的支承方式为：1.桥台或盖梁处多采用两点或多点支承，可有效地提高主梁的横向抗扭性能；2.中墩支承处可采用墩梁固结的形式，或采用两点或多点支承，一般不采用单点支承，以确保上部结构的稳定性。

3.3设置支座预偏心

曲线梁在自重及预应力荷载作用下，使主梁产生扭转，以至于内、外梁受力及变形不同，实践证明这种影响是相当大的，为减少这种影响，可在设计时采取相应措施，其中最经济而有效的措施就是调整中间交座的横向位置，使支座向与曲梁扭矩相反的方向偏移一定的距离，以使曲线梁达到类似直梁的平衡状态。

通过设置支座预偏心使主梁在自重和预应力荷载作用下的扭转变形最小，同时确保梁端的支座不产生负反力现象，使主梁整体上达到最佳平衡状态。

3.4预应力钢束对曲线梁桥受力的影响

根据总体布置，当跨径大于25米时采用预应力混凝土是比较合适的。预应力钢束一般布置在箱梁腹板内，主梁的几何形状决定了钢束的形状是不规则的，因此曲线梁桥在预应力荷载作用下的内力也是非常复杂的。对箱梁的作用既有有利的也有有害的，其配束方式至关重要。

预应力钢束与曲线梁的相互作用形成了一个空间的受力体系，其不利的作用，主要是其径向力产生的，曲线半径越小的桥梁，钢束产生的径向力就越大。

配置纵向预应力钢束的时候，应当尽量使预应力压力线和曲梁轴线保持一致，预应力钢束水平作用力的作用点连续同梁中性轴一致。曲线梁桥其靠曲线外侧的主梁的弯矩往往会比曲线内侧的主梁大，然而，在曲线梁的平面弯曲效应的作用下，外侧主梁所用的钢束数却不一定比内侧的主梁需要的钢束数多。

该立交设计时，对预应力曲线箱梁才有空间梁格进行计算分析，同时注重构造措施，如设置横隔板，弯曲加强筋，同时还注重支座选取等。

结束语

相对于直线桥梁来说，曲线桥梁构造核算及设计较为复杂。以上仅是本人在参加英雄山路立交曲线梁桥匝道设计中学习和总结出的几点体会，仅供设计同行参考，不对之处，恳请指正。

参考文献

[1]满建琳.钢混凝土组合曲线连续箱梁桥静力性能与应用研究[D].重庆交通大学，2013，05（13）：56-58.

[2]黎振源.曲线箱梁桥的车-桥耦合振动分析[J].福建建设科技，2013，04（15）：70-71.

[3]孙铁钢，贺铁飞.支承方式对曲线箱梁桥结构受力影响的分析研究[J].中国市政工程，2011，06（14）：12-13.