曲線橋梁的設計計算摘要：隨著貴陽市的快速發(fā)展和道路等級的提高，曲線橋梁的應用越來越廣泛，結合工程實踐，對曲線橋梁設計計算進行分析，敘述箱梁構造，對幾個重要荷載做計算以及結果分析、總結，以期為后續(xù)類似工程提供參考。關鍵詞：曲線橋梁；設計；計算工程概況貴陽市新建林城東路延伸段的立交節(jié)點—新添大道立交匝道橋，本匝道橋采用螺旋形，內外幅設置，本文以外幅第一聯27.963+2x27m為工程實例，本聯平曲線為半徑50m的圓曲線加緩和曲線，豎曲線為凸曲線，上部結構為預應力混凝土現澆箱梁，中支墩固結，邊支點采用支座，中支墩高度為70m和77m，橋墩采用3x5m矩形空心墩，承臺樁基礎。結構計算上部結構箱梁按單箱單室設計，頂板寬10.2m，底板寬5.35m，懸臂長2m，腹板傾角76°，箱梁頂、底板平行設置，梁高2.2m。端橫梁寬度為1.2m，中橫梁寬度為3.0m。采用Midas/civil計算，并以《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）為標準，按部分預應力（A類）混凝土結構進行驗算。橫斷面尺寸圖2.1本文針對在設計過程中的幾個荷載做計算分析：風荷載由于橋墩最大墩高為77m，風荷載對上部結構箱梁和下部橋墩影響較大，現以此橋墩墩高計算。根據《公路橋梁抗風設計規(guī)范》（JTG/T3360-01-2018）規(guī)定，橫橋向風作用下主梁單位長度上的順風向等效靜陣風荷載為，1）——空氣密度，2）——等效靜陣風風速，，——等效靜陣風系數，本聯水平加載長度L=27.963+2x27=82m，根據本匝道橋的建設地點，地表類別判定為C類，根據表5.2.1，=1.465；——橋梁或構件基準高度Z處的設計基準風速，或——抗風風險系數，基本風速=28m/s，根據表4.2.6-1，=1.02,Z=77+2.2=79.2m；根據表4.2.1，，,根據表4.2.4，，，得出，；——地形條件系數，取=1.2，——地表類別轉換及風速高度修正系數，根據表4.2.6-2，得出，=1.238，得出，，取大值，3）——主梁橫向力系數，可按下式計算，,B——主梁的特征寬度，B=10.2m，D——主梁梁體的投影高度，D=3.38m，得出，=1.8；橋梁的主梁截面帶有斜腹板時，橫向力系數可根據腹板傾角角度折減，橫向力系數的腹板傾角角度折減系數可按下式確定：，=14°，得出，=0.93。則4)D——主梁特征高度，D=3.38m橫橋向風作用下主梁單位長度上的順風向等效靜陣風荷載為根據第5.3.5條，跨徑等于或小于200m的橋梁，主梁上順橋向單位長度的風荷載取其橫橋向風荷載的0.25倍，。離心力根據《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）第4.3.3條規(guī)定：曲線橋應計算汽車荷載引起的離心力。汽車荷載離心力標準值為車輛荷載標準值乘以離心系數C計算。離心力系數按下式計算：，（設計時速為30km/h）汽車制動力根據《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）第4.3.5條規(guī)定：汽車荷載制動力按同向行駛的汽車荷載（不計沖擊力）計算，一個設計車道上由汽車荷載產生的制動力標準值按規(guī)定的車道荷載標準值在加載長度上計算的總重力的10%計算，但對公路-I級汽車荷載的制動力標準值不得小于165kN。同時考慮同向行駛車輛的橫向折減系數。預應力小半徑曲線梁橋的縱向預應力鋼束沿箱梁腹板平面曲線線形變化，如按直線橋布置方式，橫向以腹板中心線對稱布置2根鋼束，但對小半徑曲線梁橋來說，預應力鋼束對混凝土產生較大的徑向力，它除對相鄰兩預應力鋼束之間的混凝土產生局部承壓作用之外，還對內側預應力鋼束與箱梁內弧側之間的混凝土產生崩彈作用，故這種徑向力對箱梁腹板的受力是很不利的[1]。而且曲線半徑越小，這種效應越明顯，現將腹板預應力鋼束沿著腹板中心線布置，中支點頂緣和跨中底緣按需要設置短束。計算結果（只表述部分結果）3.1正截面抗彎驗算結果：按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）第5.1.2-1條驗算，結構重要性系數作用效應的組合設計最大值均小于等于構件承載力設計值，滿足規(guī)范要求。3.2斜截面抗剪承載能力驗算結論：按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）第5.1.2-1條驗算，結構重要性系數作用效應的組合設計最大值均小于等于構件承載力設計值，滿足規(guī)范要求。按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）第5.2.11條進行抗剪截面驗算，滿足規(guī)范要求。3.3支反力計算在布置曲線橋梁的構造后,可以計算得出各個支座反力,要求在永久作用和可變作用共同作用下,各個支座反力要求大于0，即支座處于受壓狀態(tài)。如果支反力小于0.則支座受拉,就可能引起該支座上方的曲梁翹起,在這種情況下,通常要求重新布置橋梁跨度或在該支座上方箱梁進行混凝土或鋼錠壓重,使得支反力始終大于0,支座始終處于受壓狀態(tài)。結論是永久作用和可變作用共同作用下的各個支反力大于0,使支座始終處于受壓狀態(tài)，根據計算的支反力選擇支座，支座施工時要求放置水平[2]。本聯箱梁為曲線高墩箱梁橋，采用中支墩固結，邊支點采用支座的布置形式，支座間距為6m。邊支點橫梁外伸，底板總寬度為8m，為避免支座出現拉力，將支座間距拉大，邊支點支反力均勻，布置支座合理。3.4撓度驗算及預拱度設置《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）第6.5.3條規(guī)定：鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件的長期撓度值，由汽車荷載（不計沖擊力）和人群荷載頻域組合在梁式橋主梁產生的最大撓度不應超過計算跨徑的1/600。正常使用極限狀態(tài)結構由荷載引起的跨中豎向最大變形（未考慮荷載長期效應的影響），按《公預規(guī)》6.5.3條規(guī)定，當采用C40～C80混凝土時，考慮撓度長期增長系數＝1.45～1.35，C50混凝土按直線內插得＝1.43。

由計算可知，消除構件自重的長期撓度的跨中最大值為：=1.43×4.76mm=6.8mm,計算跨徑27.963m×1/600＝47mm。消除結構自重后撓度長期效應值表截面位置消除結構自重后撓度長期效應值(mm，向下為正)撓度限值(L/600，mm)第一跨6.847第二跨5.845第三跨5.945從上表可看出，消除自重后撓度的長期效應值小于L/600，滿足規(guī)范要求。《公預規(guī)》（JTG3362-2018）第6.5.5條規(guī)定：當預加應力產生的長期反拱值大于按荷載頻遇組合計算的長期撓度時，可不設預拱度；當預加應力產生的長期反拱值小于按荷載頻遇組合計算的長期撓度時，應設預拱度，其值應按該項荷載的撓度值與預加應力長期反拱值之差采用?？缰泄?jié)點預拱度表(只表述最大值)截面位置預加應力效應長期撓度(mm，向上為正)荷載頻遇組合長期撓度(mm，向上為正)預拱度（mm）最大13.6-184.44、總結1、曲線橋梁的設計計算采用Midas/civil計算出結構的反力和內力，根據計算的反力，避免出現拉力，即支座始終處于受壓狀態(tài)，再根據計算出的內力，應用軟件進行持久狀況承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)計算和持久狀況預應力混凝土、短暫狀況構件的應力計算，配置結構鋼筋；2、對于匝道橋，處于連接主線和地面之間的連接通道，橋墩較高或縱坡較大時，可將中支墩固結。3、曲線橋梁，溫度變化和混凝土收縮影響是引起混凝土曲線箱梁橋爬移的主要原因，影響因素占所有分析因素的70%以上；混凝土徐變和預應力對混凝土曲線箱梁橋徑向位移可以忽略不計，主要引起切向的負位移；當車輛按照設計時速和標準載重的情況下，離心力對徑向位移的影響可以忽略不計[3]。小半徑曲線梁橋的設計計算比較復雜，其預應力效應、溫度效應、汽車荷載的影響面加載、曲梁橋摩擦損失都比直線梁橋復雜，且半徑越小，跨徑設置應不超過25m，采用普通鋼筋混凝土結構，最后通過有限元計算分析，計算出結構的受力特征。參考文獻：[