城市桥梁中小半径曲线梁桥设计分析

摘要：混凝土曲线梁桥始终处于弯扭耦合作用的状况下，扭矩过大时会使

曲线箱梁桥产生内侧支座脱空、梁体外移、翻转、裂缝和崩脱等病害，严重影响曲
线箱梁桥的正常运行。通过调节支座布置型式，可以使曲线梁中的扭矩分布合理
具有一定的现实意义。
　　关键词：桥梁；箱梁；曲线梁桥；偏心支座

　

　

1.概述

　　目前曲线箱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。因预应力混凝土
曲线箱梁具有较大的抗扭刚度、较好的适应地形地物、线条平顺流畅等优点

,在公

路立交及城市高架桥的曲线桥上得到了广泛的应用。但曲线箱梁作为一种空间结
构，在荷载、预应力、温度徐变中等产生的弯矩、扭矩、剪力、轴力及二次矩等作用
下受力十分复杂，很难直接计算，若设计考虑不周，会发生支座脱空、移位、崩
脱等事故，导致在工程施工结束后不久就需要进行加固维修，造成不良的社会
影响。据有关报道，深圳市

40 座立交桥中，有 19 座立交桥存在大小不同的问

题，产生问题的原因是多方面的，有的在连续梁曲线内侧端支座脱空；有的曲
线梁体向曲线外侧径向整体侧移；有的墩梁固结处在立柱顶部（与梁底衔接
处）产生水平环形裂缝等危及桥梁正常使用的现象。但总的来说属于在探索和设
计过程中认识不足和尚未认识的失误。因此针对小半径曲线梁桥进行设计分析，
对工程设计和施工都具有很大的意义。

　　

2.曲线梁桥结构受力特点

　　

2.1 预应力混凝土曲线箱梁中的扭矩

　　众所周知

,曲线梁与直线梁的主要区别在于曲线梁具有如下特征：1)外缘弯

曲应力大于内缘弯曲应力；

2)外缘挠度大于内缘挠度，且随着曲率半径的减小，

挠度差不断增大；

3)无论采用何种支座布置方案,曲线梁内总存在扭矩；4)各主

梁恒载内力不均匀，因此，曲线梁总是处于弯、扭耦合的受力状态下。
　　对于非预应力曲线箱梁，恒载产生的扭矩主要由内外缘自重差异引起；对
于预应力曲线箱梁，除了内外缘自重差异产生扭矩外，预应力钢束在空间方向
的分布对于剪心

(即扭转中心)会产生很大的力矩，且为主要扭矩。钢束在箱梁的

腹板中有若干个上弯曲和下弯曲，同时在水平方向还有一个大弯曲。底板内的钢
束主要为水平面内的弯曲。考虑到中腹板内钢束向上的竖直分力与剪心的力矩基
本平衡，而向弯曲中心方向的分力对梁体有一个逆时针方向的扭矩，底板钢束
产生逆时针方向的扭矩，腹板中钢束水平分力产生了顺时针方向的扭矩，因此
在支座附近由钢束产生的扭矩要远小于跨中部分的扭矩。

　　

2.2 梁体的弯扭耦合作用

　　曲线梁桥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，
这是曲线梁桥独有的受力特点。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。