弯桥设计

弯拱桥、弯连续钢构桥
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥受力特点
1.由于曲率的影响，梁截面在发生竖向弯曲时， 必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致梁 的挠曲变形，称之为“弯—扭”耦合作用； 2. 弯桥的变形比同样跨径直线桥大，外边缘 的挠度大于内边缘的挠度，曲率半径越小、 桥越宽，这一趋势越明显；
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多跨连续弯桥 通常情况下，弯桥多采用 多跨连续的布置形式。 每跨跨径也多在４０米以 内．每跨的圆心角不应超过 40°。 设置较强的端横梁或支点横梁 桥宽不大时，适当外延支座， 加大抗扭能力。通常是加长端 横梁，将支座布置桥梁外侧。
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造

加大支座间 距，提高抗 扭能力

Байду номын сангаас
斜弯结合的布设方式：
跨河、上跨道路的弯桥，桥轴 线往往又是与桥墩的支撑线 斜交的。 通常是现浇施工
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的受力特点
6.弯桥中预应力效应对支反力的分配有较大影 响，计算支座反力时也应考虑预应力效应的 影响。 7. 空间结构受力
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计荷载
6.弯桥中预应力效应对支反力的分配有较大影 响，计算支座反力时也应考虑预应力效应的 影响。 7. 空间结构受力
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的横断面设计

桥面横坡:



弯桥,是垂直于道路走向,沿弯曲半径方向(简 称径向),设置横坡,而且一般是设置单向坡. 桥面横坡的坡度,要尽量满足道路的横坡设 置要求. 桥面的合成坡度：(纵坡+横坡), 桥上最大值 应小于8%.
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
L
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置

弯桥直做，须注意梁端处理是否满足要 求：


桥墩顶部支座的安放空间 相邻两跨的间隙 梁端处理 梁长里短外长
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置
S外 L外

B
S内 L内 R

L=2R·SinΦ Δ=R-R·CosΦ S=2R·Φ L外-L内=2B·SinΦ

弯桥设计的一般程序：


直接进行施工图设计 两阶段设计，即初步设计及施工图设计
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计的一般原则



圆心角 径向桥宽 外侧弧长、 外侧半径 内侧弧长、 内侧半径 轴线半径
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计的一般原则
弯桥平面布置:


弯桥的平曲线半径,尽可能大一些,最好大于250m,一般 不宜小于60m. 弯桥的跨径越大,平曲线半径也要越大. 弯桥平曲线的各项指标,应符合道路路线的各项要求.
弯桥的纵断面设计
纵断面设计 标准跨径:

0.75~50m,采用标准化跨径. 斜桥,弯桥遵从标准化跨径的要求有困难. 斜桥以斜长,套用标准跨径来进行桥梁分孔. 弯桥可以轴线弧长,参考标准跨径来进行桥 梁分孔.
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的纵断面设计
纵断面设计 纵坡:


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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
弯梁水平约束的布置
径向变形：温度、收缩 切向变形：预应力、徐变
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
支承平面布置
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上海市南浦大桥浦东引桥连续弯箱梁 支承布置
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
5、支承的横向布置 弯桥通常都设超高.一 般设置方法有三种:
加垫石, 变梁高, 变墩高.
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
7、支承平面布置
抗扭支承 独柱墩点式铰支承 双向活动支座 单向活动支座 固定支座 固定支座的设置方式：
例如 R=1000m, B=12.5m, 跨径 S=25m 则： L外-L内= 25x0.0125=0.3125m
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2Φ
斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置

变曲率半径的弯 桥：
位于公路缓和曲线 上的弯道、立交 的匝道往往都是 变曲率的弯桥；
R2 R3 R1
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置

汽车的冲击力


u =0.05~0.45 （与结构基频有关） 美国：工字梁 0.25~0.3(车辆），0.2~0.25（车道）
箱梁等闭合截面 0.35~0.4(车辆），0.3~0.35（车道）
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的冲击系数

弯桥的冲击系数


弯桥的冲击系数，应该是与直桥不同， 但目前，没有弯桥冲击系数的有关规定 有学者建议按直桥的计算




超高:与车速,平曲线半径及公路等级有关,一般宜采用2~4%， 最大不超过6~8%. 平曲线加宽: 当R<250m,弯桥内侧视平曲线半径大小,加宽 0.8~2.5m，当上下行分开时，内外侧车道加宽值也不同. 缓和曲线:圆曲线和直线之间的连接过渡，一般采用回旋曲线 . 变速车道: 加（减）速车道 25
斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置
弯桥的四种平面布置方式：

弯桥直做的布置方式：
弯桥折做。适用于曲率半径比较大，而跨度又不大 的桥梁。尤其是预制装配式施工的桥梁。

变曲率半径的弯桥：
位于公路缓和曲线上的弯道、立交的匝道往往都是 变曲率的弯桥；

等曲率的弯桥：
通常所称的弯桥。

斜弯结合的布设方式：
第 九讲 、弯 桥 设 计
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计概述
一、弯桥的应用情况
1、高等级公路改变了原来 路与桥的关系 2、城市立交的大量建设需 要弯桥 3、设计手段的发展使设计 水平提高 4、国外二十世纪六七十年 代到达高峰，国内八九 十年代是研究高潮
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的受力特点
3.对于弯桥，无论荷载是否偏心，即使在对称 荷载作用下也会产生较大的扭转，在支承处 也有扭矩存在。由于扭矩作用，通常会使外 梁超载，内梁卸载； 4.弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外侧 变大，内侧变小的倾向，内侧甚至产生负反 力；尤其是恒载较小，曲率半径较小时。 5.弯桥的中横梁，是保持全桥稳定的重要构件， 与直线桥相比，其刚度一般较大；横梁的变 形在主梁间大多呈直线变化。
设置于桥跨中 设置于一侧桥台处 设置于内侧，设置于外侧
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
竖向支承布置




简支静定曲梁 简支超静定曲梁 全抗扭支承连续梁 中间点铰支承连续 梁 抗扭、点铰交替连 续梁
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
独柱“墩—梁”固结连续刚构 中间偏心点铰支承
曲线T梁 曲线工字形梁 曲线小箱梁 肋板式结构 箱梁抗扭性能强，适宜于 大跨径弯桥，通常适用于 跨径16米以上的弯桥。 L/20~L/30

梁板式截面


箱形截面


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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造

曲线 箱梁 桥
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
3、曲线形状
圆曲线 回旋曲线

工字型梁：


曲梁的弯、扭、变形计算时，车辆荷载为0.25, 车道荷载是 0.20; 支反力、曲梁的受剪、曲梁的横隔板等计算时，车辆荷载为 0.3,车道荷载是0.25
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计的一般原则

弯桥设计的一般原则：



服从道路走向 对环境的保护 美观的要求 经济、安全的要求
桥上最大纵坡：4%，市镇交通密集处最大 3%，桥头接线最大5%. 弯桥遵从标准化跨径的要求有困难. 弯桥可以轴线弧长,参考标准跨径来进行桥 梁分孔.
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的横断面设计
横断面设计



桥面净空,桥下净空: 弯桥是沿桥的弯曲半径方向,考虑净空要求 净空要求参见“公路工程技术标准”（JTG B01-2003)和“铁路桥涵设计基本规范”(TB 10002.1-1999)等. 对于弯桥，桥下净空应考虑到弯桥是单向坡， 应以梁底最底点计。

u =0.05~0.45 （与结构基频有关）
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的冲击系数

美国AASHTO规范（强度及正常使用极限状态）：

箱梁桥：


曲梁的弯、扭、变形计算时，车辆荷载为0.35, 车道荷载是 0.30; 支反力、曲梁的受剪、曲梁的横隔板等计算时，车辆荷载为 0.4,车道荷载是0.35
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弯桥的设计荷载
公路活载：车辆荷载的影响力： 汽车荷载制动力

车道荷载的10% 公路－Ｉ级，不小于165kN 公路－II级，不小于 90kN 同向２车道乘２，３车道乘２.34，四车道乘 2.68

离心力作用点：

桥面以上 1.2m 处，导致内外侧车轮轮载不同。
C v
2
127 R
弯桥设计概述
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漳龙高速公路
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南浦大桥东引桥
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计概述
二、弯桥的定义：
桥轴线是曲线形状的桥梁
弯桥的名称

曲梁桥 曲线梁桥 弯梁桥 弯板桥 扇形板桥 弯箱梁桥等
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计概述
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥设计概述
跨河、上跨道路的弯桥，桥轴线往往又是与桥墩的 支撑线斜交的。
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的平面布置

弯桥直做（弯桥折做）的布置方式：
适用于曲率半径比较大，而跨度又不大的桥梁。 针对的是预制装配式施工的桥梁。 这是方砖砌圆井的道理。 Δ 弯桥正做，简化了施工， 摸板制作就跟直桥一样。 例如 R=1000m的弯道上 当L=40m，Δ=0.200m 当L=25m，Δ=0.078m R

公路路线的三个基本要素: 直线,缓和曲线,圆曲线 缓和曲线通常采用回旋曲线

复曲线 折线（分段直线）
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
4、曲率半径
弯桥曲率半径的选取，与道路的行车速度、 桥位处地形、道路交叉情况及墩台布置等因素有 关。 一般情况下，弯桥的曲率半径取用为： 城市道路：R=30~300m 公路弯桥：R=70~700m 高速公路：R=400~4000m
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
2、截面形式


通常弯桥的横截面刚度设计 得要比直桥的大。 多采用实心板、梁板式、 多梁式结构或箱梁．由于施 工的原因，空心板制作不方 便 弯板截面

等厚实心板 L/15~L/20
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造

多梁式截面

弯桥的横断面设计
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的横断面设计
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造
1、结构形式

单跨简支弯桥 单跨的圆心角一般不 超过20°. 单跨的受力，由于扭 矩的存在，不是很合理， 因此实际修建的不多．
上海——天目路立交
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斜桥、弯桥工程设计—第9讲
弯桥的设计及构造