50m曲线半径3x40钢箱梁设计及计算大体思路

互通里面经常出现两条主线之间的小曲线半径匝道桥梁，匝道桥梁具有弯、剪、扭曲线桥型综合受力特点：

上海延安东路立交

广西竹溪立交

1）主动的预应力混凝土桥梁

预应力的主动张拉，造成两曲线腹板内钢束在平面内形成径向力向心线形荷载，全桥大部分线形荷载在截面质心偏下，造成全桥扭矩进一步加大，小曲线半径预应力结构不合适。

2）装配式混凝土结构

曲线半径过小，内外侧边梁梁长差别过大，边梁悬臂不能很好适应曲线线形，桥梁受力整体性偏差。

互通区曲线预制梁

3）被动的钢筋混凝土结构

受限于耐久性，简支梁最大孔跨为20m，连续梁为25m。

4）被动的钢箱梁结构

孔跨结构可以设计的较大，主体解决好支座脱空问题，降低类似混凝土桥梁收缩徐变造成的爬移。

上海延安西路立交桥 

钢箱梁概况

1）孔跨布置及曲线半径：40+40+40m，曲线半径：50m；

2）梁高：采用1.7m，等梁高布置；

3）箱式划分：8.5m桥梁宽度采用单箱单室结构，箱式宽度4.7m。

标准横断面图

由于曲线半径只有50m，U肋制造困难，顶板纵向加劲肋采用板肋。

1）板肋与顶板采用两侧焊缝，抗疲劳耐久性相对（U肋单侧焊缝）较好；

2）板肋与隔板连接不需要开大孔设计，板肋与隔板受力优于倒T肋；

3）板肋易于弯曲，便于制造厂曲梁曲做加工；

4）板肋第二体系受力，抗弯惯性矩相对较差，中心轴偏上，上下缘应力相差较大，需要较密的顶板横肋支撑。

板肋结构尺寸：180×16mm，顶板肋横向间距300mm，底板肋横向间距400mm，中支点区域加大。

钢箱梁断面布置

1）顶板由于有两个体系叠加，顶板采用300mm间距布置的板肋；

为了与第二体系相匹配，横肋隔板系统、竖向加劲肋截面统一布置为1.5m一道；

2）底板没有第二体系，底板纵向加劲肋可以放宽，跨中底板加劲肋只有增加受力面积作用；

支点底板加劲肋还有保证局部稳定作用，间距控制为400mm。

3）隔板设置人孔，便于钢箱梁后期维修养护。

横隔板断面

支点附近横肋断面

跨中横肋断面

中支点断面

边支点断面

钢箱梁建模

曲线钢箱梁建模通常是以直代曲，对于单梁模型，软件没有考虑曲线外弧长内弧短的单元特点，需要设计自己施加相应荷载偏差造成的扭矩。

1）结构自重与二恒的偏差；

2）内外侧护栏的偏差。

135编辑器

曲线钢箱梁防止支座脱空，脱空通常是倾覆的开始，支座脱空后改变结构支撑体系。

支座脱空与荷载、支座横向间距密切相关，内因为结构的扭矩。

曲线钢箱梁支座脱空的荷载：

1）内外弧面积结构自重与二恒的扭矩；

2）内外侧护栏的扭矩；

3）离心力；

4）温度荷载：非线性温度、整体温度。桥墩较高，温度影响相应较小，桥墩较矮，温度影响大；

5）活载偏载。

曲线钢箱梁支座脱空措施：

1）增大边支座间距；

被动结构钢箱梁，由于边界恒载下边支座反力偏差大；倾覆通常是支座在荷载作用下脱空，原有计算模型的边界改变，由于边界失效而引发的失去平衡的倾覆。

桥宽一定，支座横向间距控制抗倾覆能力。支座横向间距越大，稳定力臂增大，倾覆力臂减小，抗倾覆能力越好 。

没有压重下恒载反力

2）压重；

通过压重，保证恒载+其他可变荷载在最不利工况下保证一定的压力贮备，其数值不小于100kN。

对于台风区域，计算中考虑有车风力造成的影响。

压重不宜过长，过长的压重给钢结构主梁带来内力的急剧增加，底板相应也有第二体系。

3）桥墩整体往曲线外侧偏移。

桥墩整体偏移，外侧支座远离桥梁中心线，内侧支座靠近桥梁中心线，近力侧支座反力增大，同时利于下构设计。

135编辑器

剪力滞折减：

中支点有效截面

边跨有效截面

中支点及跨中区域剪力滞折减结果

受压顶底板局部稳定折减结果：

受压顶底板纵向加劲肋、横向加劲肋刚柔性判断：

顶底板--箱室受压板肋的判断

受压顶底板局部稳定折减结果

钢箱梁主要计算结果

第一体系弯矩包络图

第一体系剪力包络图

第二体系上翼缘正应力包络图

第二体系下翼缘正应力包络图

计算结果表

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