曲线宽箱梁桥关键问题研究汇报.pdf

1、曲线宽箱梁桥关键问题研究 报告人：王解军报告人：王解军 中南林业科技大学中南林业科技大学 汇报内容汇报内容 1 1.曲线桥应用与研究现状及存在的问题曲线桥应用与研究现状及存在的问题 2 2.课题研究内容课题研究内容 3 3.已开展的主要研究工作已开展的主要研究工作 4 4.下一步工作计划下一步工作计划 1.1.曲线桥应用与研究现状及存在的问题曲线桥应用与研究现状及存在的问题 1 1.1 1 工程应用现状工程应用现状 曲线梁桥是现代化交通工程中的一种重要桥型。德国于1914年率先建成了一座铁路用曲线桥，其主要结构形式是钢桁梁。但是由于当时理论计算方法，以及建筑材料与施工技术的制约，使得曲线梁桥无

2、法长足发展。近年来，随着有限单元法的应用及计算机的发展，使得越来越多的复杂结构计算问题得以解决；同时，由于施工技术的进步，使得曲线梁的施工变得容易。从1970年代开始，欧美城市的立交系统中，开始大量采用曲线梁桥。70年代至80年代较为典型的曲线梁桥如表1。表表1 1 国外早期典型的曲线梁桥国外早期典型的曲线梁桥 桥名 曲率半径（m）国家 建成年份 Cailon 760 瑞士 1974 让纳维利埃 650 法国 1976 新太田川桥 150 日本 1980 Kelesku Bridge 143 英国 1987 青森大桥 40-800 日本 1987 大阪市十三支路桥 40 日本 1980 这一时

3、期的曲线桥大多采用预应力混凝土连续箱梁体系，曲率半径可以小到30-40m。我国在曲线桥方面的研究和应用比国外起步晚。从1980年代初开始，近30年来，我国在高等级公路和城市道路中，修建大量的曲线梁桥（表2）。桥名 曲率半径（m）地区 建成年份 莆田新厝店互通式立交桥 60 福建 1998 广州大道南洲立交桥 46 广州 2000 佛山谢边立交桥 60 广州 2002 杭州上石立交桥 60 浙江 2003 浦上大桥互通立交D匝道桥 50 福建 2007 武汉岳家嘴立交桥 100 武汉 2008 武汉站前高架东1#桥 25 武汉 2009 表表2 2 国内一些小半径预应力曲线梁桥国内一些小半径预应

4、力曲线梁桥 图图1 1 广州大道南洲立交桥广州大道南洲立交桥 图图2 2 佛山谢边立交桥佛山谢边立交桥 图图3 3 杭州上石立交桥杭州上石立交桥 图图4 4 武汉岳家嘴立交桥武汉岳家嘴立交桥 图图5 5 北京西直门立交桥北京西直门立交桥 图图7 7 上海浦西立交桥上海浦西立交桥 图图6 6 上海南浦大桥浦西岸上海南浦大桥浦西岸-螺旋形引桥螺旋形引桥 图图8 8 长沙浦沅立交桥长沙浦沅立交桥 1 1.2 2 工程中存在的主要问题工程中存在的主要问题 1）曲线桥工程中存在的主要问题有：（1）梁体侧向位移与倾覆。（2）支座脱空。（3）墩梁裂缝。2）产生问题的结构原因（或曲线梁桥的结构特点）（1）平面

5、非对称结构（内弧短、外弧长），即内侧梁跨径小、外侧梁跨径大，受力不均匀。（2）“弯扭耦合”问题突出。工程实例工程实例1 1：深圳创业立交桥主梁为预应力混凝土连续箱梁，曲率半径最小为70m，桥宽7.5m。建成后使用期，2012年发现箱梁在多个桥墩处发生严重的往外侧移位（约30cm)（图9）。图图9 9 深圳创业立交箱梁深圳创业立交箱梁底板与桥墩相对偏移底板与桥墩相对偏移 工程实例工程实例2 2：南京市内环 西 线 南 延 工 程 高 架 桥（2010年）。该桥施工外侧护栏时发生了曲线钢箱梁向外侧倾覆事故（图10）图图10 10 南京快速内环西线南延工程高架桥事故（南京快速内环西线南延工程高架桥事

6、故（20102010）工程实例工程实例3 3：浙江上虞春晖互通立交桥引桥（2011），通车3年，独柱支撑曲线梁发生侧倾事故，主要原因是中间的独柱不能约束扭矩。偏载作用下，主梁发生扭转，易导致箱梁发生侧倾（图11）。图图11 11 浙江上虞春晖互通立交桥引坍塌浙江上虞春晖互通立交桥引坍塌（20112011）图图12 12 哈尔滨阳明滩大桥引桥坍塌（哈尔滨阳明滩大桥引桥坍塌（20122012）工程实例工程实例4 4：哈尔滨阳明滩大桥引桥（2012），通车不足1年，主梁整体侧倾长度130m左右（图12）。工程实例工程实例5 5：某6跨预应力混凝土曲线梁桥，曲率半径为350m，2004年该桥上部主梁结

7、构发生轻微的向外横移的现象，但横向偏移量不大，并伴有部分盆 式 橡 胶 支 座 轻 微 变 形（图13）。在中墩支座进行了侧向限位措施后发现边墩处主梁扭转现象加剧，导致内侧一支座竖向已明显脱空，最大已达3cm（图14）。图图14 边墩内侧支座竖向脱空边墩内侧支座竖向脱空 图图13 梁体发生外侧方向移动梁体发生外侧方向移动 上述这些工程实际问题的发生上述这些工程实际问题的发生，表明曲线桥，特别是曲线宽箱梁桥在设计与施工中存在一些关键问题尚未很好解决，如设计计算模型、分析方法及设计施工措施等，有必要对此作进一步的研究。1 1.3 3 研究现状研究现状 关于曲线梁问题的研究可以追溯到19世纪。至今，

8、国内外学者关于曲线梁提出的计算理论方法较多，归纳起来，主要有如下4类：（1）单根曲梁理论 （2）曲线梁格法 （3）曲板理论 （4）有限元法 1.4 1.4 已有计算方法存在的问题已有计算方法存在的问题 按梁模型的计算方法，概念清晰，与桥梁设计规范极限状态法的设计理念相一致，易被工程技术人员所理解和方便使用。但是，单根曲梁模型仅适用于宽跨比较小的窄曲线梁桥的计算；梁格模型可用于宽曲线桥计算，但用于箱形截面曲线梁桥的计算精度较差，难以满足工程设计要求。基于板壳元、实体元的有限元法和通用结构分析软件来分析曲线宽箱梁桥，计算结果为应力，不便直接用于桥梁结构设计及验算。这类方法一般主要用于结构局部应力分

9、析。概之，目前曲线桥的计算方法不完善，有待于进一步研究。2.2.课题研究内容课题研究内容 1）曲线宽箱梁桥设计计算方法，即比拟板-梁格法研究 2）曲线宽箱梁桥力学性能研究 3）曲线宽箱梁桥设计施工关键措施 3.3.研究进展研究进展 已完成的研究工作已完成的研究工作:（1）建立了一种相对实用、精度高的比拟板梁格法，及其在梁格划分与截面特性计算的一般方法。（2）利用有限元软件建立曲线宽箱梁桥的传统梁格模型、比拟板梁格模型以及精细的实体元模型，对曲线桥空间受力性能进行了数值模拟分析。（3）完成了一个3跨曲线宽箱梁桥的有机玻璃模型静力试验。（4）针对实际工程，分析了曲线宽箱梁桥平面内的变形及可能引起的

10、病害。3.1 3.1 比拟板比拟板梁格法梁格法 1 1)基本原理基本原理 高宽比较小的多格室宽箱梁，它类似板的受力性能，且抗扭刚度大。先将曲线宽箱梁比拟成正交异性扇形薄板，然后，按照板桥划分梁格的理论构建梁格模型，这就是比拟板梁格法的基本原理（图15）。图图15 15 曲线宽箱梁比拟板曲线宽箱梁比拟板梁格模型梁格模型 bl11rrI ,ITI ,IrTrJ =IbJTITbJ =rIrlTrITrl原桥结构比拟正交异性板模型biir比拟板梁格模型lJ =JJ =2 2）梁格单元划分及截面特性）梁格单元划分及截面特性 （1 1）网格划分）网格划分 除了要遵循传统梁格法的划分原则外，还需要考虑以下

11、几点：a.在腹板处划分纵向梁单元，同时考虑有效翼缘板宽度，将此宽度作为腹板处梁单元的一部分；b.对于两个相邻腹板处的梁单元之间余下的比拟板，视 具体情况划分成一定数量的纵向梁单元；c.箱梁翼缘板视其宽度（与桥宽比值）来决定是否分离出来，进而划分成适当数量的纵向梁单元。（2 2）梁格截面特性计算梁格截面特性计算 基于比拟曲板理论，将曲线宽箱梁比拟成扇形薄板。按照一定的规律分别沿切向和径向切开形成多根纵向主梁和横梁。横梁的截面特性按曲线桥中心线展开的截面计算。纵桥向将全截面的截面抗弯惯性矩和抗扭惯性矩按全截面的中性轴计算为I和IT；同理，横梁的截面抗弯惯性矩和抗扭惯性矩分别为Ir和ITr。设想将纵

12、梁的截面惯性矩I和IT平均分摊于桥宽B，将横梁的截面惯性矩Ir和ITr平均分摊于宽度L。然后再计算各梁格单元的截面特性。已给出详细的相关计算公式已给出详细的相关计算公式（略略）。3 3.2 2 曲线宽箱梁桥结构有限元分析曲线宽箱梁桥结构有限元分析 1 1）桥梁模型桥梁模型 以湖南省大岳高速公路的一座匝道桥为依托工程。将该匝道桥（半径110m,跨径16m）的几何尺寸按130的比例缩小，拟定3跨等截面连续曲线宽箱梁的有机玻璃模型，尺寸为：中线跨长(533+533+533)mm，其中边跨计算跨径518mm，中跨跨径533mm，梁高 53mm；顶板宽480mm,厚8mm；底板宽384mm，厚10mm；

13、中腹板高35mm，厚10mm；2个端横隔板和2个中间支座处横隔板厚30mm，3个跨中横隔板厚15mm；曲率半径为3666.67mm。曲线箱梁宽跨比（宽度与跨径之比）为0.90，见图16。路线中心线中跨跨中边跨跨中边跨跨中1 墩2 墩3 墩4 墩#C截面E截面A截面B截面D截面R=3666.67533533533567.89567.89567.89498.11498.11498.11#1038410113384支座中心线支座中心线支座中心线161635281048482402404808532402404804848531011411410路线中心线35路线中心线图图16 曲线宽箱梁模型尺寸（单

14、位：曲线宽箱梁模型尺寸（单位：mm）2 2）有限元模型建立有限元模型建立 针对前述三跨连续曲线宽箱梁桥的试验模型，采用有限元软件建立实体有限元模型、比拟板梁格模型（及传统梁格模型共3种计算模型。按实际模拟边界条件。计算参数：密度 =1167 kg/m3，弹性模量E=2.270 GPa，泊松比=0.397，线膨胀系数为a=1.3010-4。实体元模型见图17。图图17 Ansys17 Ansys实体元模型实体元模型 箱梁不同离散方法如图18。模型的支座处简化为点约束，根据支座采用单向或双向约束。L1L2L3L4L5L648012129,310125,43123,8125,43386,6646,6

15、753,333C1C2C4C6C8C9C3C5C7传统梁格离散S1S2S3S4S5S6S7S8S9比拟板梁格离散箱梁截面尺寸 图图18 18 比拟板比拟板-梁格模型与传统梁格模型梁格模型与传统梁格模型 3 3）计算结果与分析计算结果与分析 （1 1）自重作用自重作用 图19图21分别给出了自重下部分支座反力、纵梁竖向位移及截面应力结果。曲梁每个墩布置3个支座，且1#支座在内侧，3#在外侧；位移图：“-”表示朝下；应力图：“+”表示受拉、“-”表示受压。2#墩0.0010.0020.0030.0040.0050.001#支座2#支座3#支座1#支座2#支座3#支座1#墩竖向支座反力/N实体元模型

16、传统梁格模型比拟板梁格模型图图19 19 支座竖向反力的对比支座竖向反力的对比 -0.02-0.01-0.01-0.010.000.00053310661599桥梁中心线顺桥向长度/mm竖向位移/mm传统梁格模型内腹板传统梁格模型外腹板比拟板梁格模型内腹板比拟板梁格模型外腹板实体元模型内腹板实体元模型外腹板图图20 20 内、外边缘腹板处的竖向位移对比内、外边缘腹板处的竖向位移对比 纵向截面上的横向位置/mm-0.020-0.018-0.016-0.014-0.012-0.010-0.008-0.006-0.004-0.0020.000-250-200-150-100-500501001502

17、00250A截面顶纵向应力值/MPa实体元模型传统梁格模型比拟板梁格模型图图21 A21 A截面顶板纵向应力对比截面顶板纵向应力对比 （2 2）集中荷载作用集中荷载作用 图23图26分别给出了1.5kN的集中荷载作用在曲梁C截面的中心时，曲梁的支座反力、挠度及应力结果对比。纵向截面上的横向位置/mm0.0100.0120.0140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.028-250-200-150-100-50050100150200250A截面底纵向应力值/MPa实体元模型传统梁格模型比拟板梁格模型图图22 A22 A截面底板纵向应力对比截面底板纵向应力对比 2#墩-

18、20002004006008001#支座2#支座3#支座1#支座2#支座3#支座1#墩竖向支座反力/N实体元模型传统梁格模型比拟板梁格模型图图23 23 支座竖向反力的对比支座竖向反力的对比 -0.50-0.40-0.30-0.20-0.100.000.100.20053310661599桥梁中心线顺桥向长度/mm竖向位移/mm传统梁格模型内腹板比拟板-梁格模型内腹板实体元模型内腹板传统梁格模型外腹板比拟板-梁格模型外腹板实体元模型外腹板图图24 24 内、外边缘腹板处的竖向位移分布内、外边缘腹板处的竖向位移分布 纵向截面上的横向位置/mm-2.000-1.800-1.600-1.400-1.

19、200-1.000-0.800-0.600-0.400-0.2000.000-250-200-150-100-50050100150200250C截面顶纵向应力值/MPa实体元模型传统梁格模型比拟板梁格模型纵向截面上的横向位置/mm0.5000.7000.9001.1001.3001.5001.7001.9002.100-250-200-150-100-50050100150200250C截面底纵向应力值/MPa实体元模型传统梁格模型比拟板梁格模型图图26 C26 C截面底板纵向应力对比截面底板纵向应力对比 图图25 C25 C截面顶板纵向应力对比截面顶板纵向应力对比 （3 3）分析结论分析结

20、论 比较发现，在自重与集中荷载作用下，比拟板梁格模型的计算结果（包括支座反力、挠度及应力）与实体有限元模型结果较为接近，传统梁格模型结果与实体模型结果相差稍大。分析表明分析表明，比拟板比拟板梁格模型的计算精度高于传统梁格模型的计算精度高于传统梁格法梁格法。3 3.3 3 曲线宽箱梁桥模型试验曲线宽箱梁桥模型试验 1 1）试验模型试验模型 模型采用有机玻璃制作。先对有机玻璃试件进行单轴拉伸试验，测得其弹性模量为E=2.27GPa，泊松比v=0.397。设计制作了钢支架用于支撑曲线箱梁模型，在箱梁与钢支架之间放置了橡胶片以模拟支座（图27）。图图27 27 试验模型照片试验模型照片 2 2）测点布

21、置测点布置 分别在A（边跨跨中）、B(中支座)、C（中跨跨中）截面顶、底板布置纵、横向电阻应变片。各截面应变片布置见图28和图29。同时，在各控制点安装百分表测试挠度。562.562.5626262.562.55B1B2B3B4B5B6B744962.562.5626262.562.5494T1T2T3T4T5T6T7T8T9图图28 A28 A、C C截面应变片布置（单位：截面应变片布置（单位：mmmm）44962.562.5626262.562.5494T1T2T3T4T5T6T7T8T9B1B2B3B6B7B8B4B529.53862.548.52748.562.53829.5图图29

22、B29 B截面应变片布置（单位：截面应变片布置（单位：mmmm）3 3)模型静力加载模型静力加载 静力加载通过反力架和液压千斤顶实现,测试设备采用XL3403G静态应变测量系统和XL 2101G静态电阻应变仪。加载工况：采用中跨跨中、边跨跨中单点加载方法，分别进行中心和偏心位置加载。试验时，考虑到模型自重较轻，为防止支座脱空，在各支座截面布置了配重。共共1010种工况种工况（图图3030）。工况1-5为中跨跨中加载，工况6-10为边跨跨中加载。图中“内”、“外”分别表示曲线箱梁的内、外侧。分0.8 kN，1.2kN，1.5kN三级加载。工 况 2（工 况 7）工 况 4（工 况 9）工 况 5

23、（工 况 10）工 况 3（工 况 8）工 况 1（工 况 6）53427115.5364.5240240115.5364.553427内外内外内外内外内外图图30 30 加载工况（尺寸单位：加载工况（尺寸单位：mmmm）4 4）试验结果试验结果 共进行了10种工况试验。这里给出了部分结果：（1）工况3控制截面应力的横向分布；（2）跨中截面挠度变化曲线；（3）曲梁受力不均匀性系数。在1.5kN荷载下的应力结果见图31-34，挠度结果见图35-37。图中的正、负号含义如前。-4.000-3.000-2.000-1.0000.0001.0002.000A截面顶板应力测点纵向应力/MPa实体元值试验

24、值比拟板梁格值 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9图图31 工况工况3截面截面A顶板纵向应力的横向分布顶板纵向应力的横向分布 图图32 工况工况3截面截面B顶板纵向应力的横向分布顶板纵向应力的横向分布 -0.2000.0000.2000.4000.6000.8001.000B截面顶板应力测点纵向应力/MPa实体元值试验值比拟板梁格值 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9-4.000-3.000-2.000-1.0000.0001.0002.0003.0004.000C截面顶板应力测点横向应力/MPa实体元值试验值比拟板梁格值 T1 T2 T3 T4 T5 T6

25、 T7 T8 T9图图33 工况工况3截面截面C顶板纵向应力的横向分布顶板纵向应力的横向分布 -2.000-1.0000.0001.0002.0003.0004.000横向应力/MPa实体元值试验值比拟板梁格值 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7C截面底板应力测点图图34 工况工况3截面截面C底板纵向应力的横向分布底板纵向应力的横向分布-1.60-1.40-1.20-1.00-0.80-0.60-0.40-0.200.0000.20.40.60.811.21.41.6荷载/kN位移/mmB5点实体元值B5点试验值B5点比拟板梁格值B7点实体元值B7点试验值B7点比拟板梁格值工况1图图35

26、 工况工况1截面截面C荷载荷载挠度曲线挠度曲线-0.20-0.100.000.100.200.300.40A截面位移测点横向位置位移/mm实体元值比拟板梁格值试验值 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7图图36 36 工况工况3 3截面截面A A竖向位移分竖向位移分布布 -0.80-0.70-0.60-0.50-0.40-0.30-0.20C截面位移测点横向位置位移/mm实体元值比拟板梁格值试验值 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7图图37 37 工况工况3 3截面截面C C竖向位移分布竖向位移分布 试验结论：试验结论：（1）试验值、实体元及比拟板-梁格法3种方法的结果 较为符合，验

27、证了比拟板-梁格法计算精度满足要求。（2）肋板处应力产生峰值，存在剪力滞效应。（3）试验过程，结构受力在弹性范围内。3 3.4 4 曲线宽箱梁桥受力不均匀性分析曲线宽箱梁桥受力不均匀性分析 由于曲线宽箱梁桥内、外弧长不等及弯扭耦合效应，在截面中心竖向荷载下，内、外梁应力，挠度及支座反力不相等。我们提出采用提出采用不均匀系数不均匀系数来表征这种内、外梁受力不均的现象。具体定义为:支座反力不均匀系数：（1）挠度不均匀系数：（2）应力不均匀系数：（3）式中：fi、fo分别为曲线宽箱梁内、外侧支座反力；wi、wo分别为曲线宽箱梁内、外侧腹板挠度；i、o分别为曲线宽箱梁内、外侧腹板处应力。oififff

28、oiwiwwwoii 部分工况下的支座反力、挠度及应力不均匀系数，如表3-表5。工况 位置 传统梁格模型 比拟板梁格模型 实体元模型 自重 1#墩 0.2473 0.1688 0.1568 自重 2#墩 0.1051 0.0933 0.0831 工况3 1#墩 0.2731 0.2302 0.1937 工况3 2#墩 0.0056 0.0016 0.0250 工况8 1#墩 0.4856 0.2793 0.1875 工况8 2#墩 0.0025 0.0184 0.0364 表表3 3 支座反力不均匀系数支座反力不均匀系数 f工况 位置 传统梁格模型 比拟板梁格模型 实体元模型 试验实测值 自重

29、 A截面 0.2731 0.2538 0.2312-自重 C截面 0.3067 0.2225 0.1898-工况3 A截面 0.2175 0.2570 0.2993 0.2931 工况3 C截面 0.2095 0.2025 0.1963 0.1584 工况8 A截面 0.2143 0.2067 0.2084 0.2179 工况8 C截面 0.2141 0.2524 0.2991 0.2500 表表4 4 挠度不均匀系数挠度不均匀系数 w工况 位置 传统梁格模型 比拟板梁格 模型 实体元模型 试验实测值 顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板 自重 B截面 0.1513 0.1472 0

30、.1413 0.1413 0.1083 0.0972-自重 C截面 0.1373 0.1377 0.0548 0.0548 0.0367 0.0249-工况3 A截面 0.0117 0.0135 0.0649 0.0649 0.0802 0.0868 0.1481 0.1094 工况3 B截面 0.0068 0.0052 0.0056 0.0056 0.0196 0.0097 0.2966 0.1733 工况8 A截面 0.0339 0.0362 0.0205 0.0205 0.0152 0.0122 0.0940 0.1713 工况8 B截面 0.0633 0.0653 0.0429 0.0

31、429 0.0780 0.0575 0.0714 0.1471 表表5 5 应力不均匀系数应力不均匀系数 结论：结论：（1）对于梁高较矮的曲线宽箱梁桥，比拟板梁格法计算精度高于传统梁格法。（2）曲线宽箱梁桥内、外侧受力不对称。在截面中心竖向荷载下，外侧支座反力、应力与挠度均大于内侧相应值。不均匀系数最大值超过0.2。（3）箱梁顶、底板与腹板交界处均产生应力峰值，集中荷载处应力均达到局部极大值。表明曲线宽箱梁存在剪力滞和应力集中效应，但影响范围仅在荷载作用处附近。（4）试验荷载下，荷载挠度保持线性关系，表明试验模型处于线弹性工作阶段。3 3.5 5 曲线连续宽箱梁桥平面内的变形分析曲线连续宽箱梁

32、桥平面内的变形分析 1 1）曲线桥平面内变形的主要影响因素曲线桥平面内变形的主要影响因素 （1 1)温度作用温度作用 曲线宽箱梁桥的平面变形主要可分为两种：一种是因为温度荷载作用以及混凝土收缩引起的平面变形，如图38(a)，变形后曲率半径从ro变成r，圆心角不变；另一种是因为预应力以及混凝土徐变引起的变形接近图于38(b)，变形后曲率半径不变，圆心角从o变成。（2 2）横向水平力横向水平力 作用在曲线桥上的横向水平力主要是车辆离心力。rr01023123rr00(a)(b)图图38 曲线桥平面内变形曲线桥平面内变形 2 2）依托工程概况依托工程概况 君山互通AK1+826匝道桥位于湖南省大岳高

33、速第16合同段，其连接的B、C匝道东接大岳高速，西接君山。A匝道桥共分为2联：516m+516m。第一联为等宽度曲线桥，第二联为变宽度曲线桥（图39）。本次研究对象为第一联，桥面总宽15.5m，箱梁顶板宽15.3m，底板宽11.6m，顶板的悬臂长度1.4m，单向横坡为7%，桥梁的宽跨比接近桥梁的宽跨比接近1 1:1 1，属于曲线宽箱梁桥属于曲线宽箱梁桥。为方便有限元建模分析，将原设计尺寸稍微进行了简化。简化后的箱梁截面尺寸如图40。第一联第二联一、二联分界线R=110mBK0+523AK1+842AK1+826AK1+810AK1+794AK1+778AK1+762AK1+746CK0+5.5

34、990中心桩号33.97933.906BK0+50734.459CK0+21.2934.377BK0+49134.940CK0+36.9434.847BK0+47535.420CK0+05235.299图图39 君山互通君山互通A匝道桥平面匝道桥平面 153076576520152.9172.920127147371.88644.028328.17244.028371.886140451160451402831.4247%路线中心线80255025484847.29247.2925025502550255025502580258025802580258025图图40 箱梁截面（单位：箱梁截面（

35、单位：cm）每个桥墩均布置3个支座，采用摩擦摆式减隔震支座，分单向或双向约束（图41）。1 墩2 墩3 墩5 墩4 墩Z1Z2Z32000DX2000SX2000SX4000SX4000DX4000SX4000SX4000SX4000DX4000DX4000DX4000GD4000SX4000SX4000DX2000SX2000SX2000DXA匝道设计线Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14Z15Z16Z17Z18#6 墩#图图41 A41 A匝道第一联支座布置示意图匝道第一联支座布置示意图 3 3）有限元模型的建立有限元模型的建立 采用比拟板梁格模型，划分9片纵梁，其中S2

36、、S4、S6、S8设置在腹板处，S1、S9设置在翼缘处（图42）。划分51根横梁。有关计算参数按设计规范取值；按比拟板-梁格法相关公式计算截面特性；模拟实际支承条件。S1S2S3S4S5S6S7S8S9图图42 42 箱梁截面纵向梁格划分箱梁截面纵向梁格划分 实桥的有限元模型如图43。图图43 43 曲线连续宽箱梁桥的有限元模型曲线连续宽箱梁桥的有限元模型 4 4）荷载作用荷载作用 本次分析了6种不同的荷载工况作用，分别为：荷载工况1：自重荷载+二期恒载；荷载工况2：车辆偏心荷载+离心力；荷载工况3：年升温作用（升温20C）；荷载工况4：年降温作用（降温20C）；荷载工况5：自重荷载+二期恒载

37、+车辆偏心荷载+离心力+年升温作用；荷载工况6：自重荷载+二期恒载+车辆偏心荷载+离心力+年降温作用。5 5)分析结果分析结果 工况3（升温）和工况4（降温）下，曲梁内、外缘平面内变形分别见图44、图45。-12.00-10.00-8.00-6.00-4.00-2.000.002.004.006.008.0001020304050607080桥梁中心线顺桥向长度/m位移值/mm年升温曲梁外缘切向Dx年升温曲梁内缘切向Dx年升温曲梁外缘径向Dy年升温曲梁内缘径向Dy图图44 44 荷载工况荷载工况3 3（升温）内、外缘平面内变形（升温）内、外缘平面内变形 图图45 45 荷载工况荷载工况4 4（

38、降温）内、外缘平面内变形（降温）内、外缘平面内变形-8.00-6.00-4.00-2.000.002.004.006.008.0010.0012.0001020304050607080桥梁中心线顺桥向长度/m位移值/mm年降温曲梁外缘切向Dx年降温曲梁内缘切向Dx年降温曲梁外缘径向Dy年降温曲梁内缘径向Dy结论：结论：（1）前述6种荷载工况下，使得曲线梁产生较大平面变形的主要是工况3与工况4，即温度变化。（2）曲梁在年升温作用(工况3)下，整个梁体切向沿4#墩向两端伸长，梁两端处的切向变形最大值达9.9mm。且梁体外缘切向变形大于梁体内缘。（3）年升温作用(工况3)下，曲梁整体沿径向膨胀，梁体外缘的径向变形指向Dy正方向（2-3mm)，小于切向变形。（4）年降温作用（工况4）下，曲梁变形与年升温作用下正好相反。（5）分析结果表明，该实际工程桥面伸缩缝及支座设计符合规范要求。4.4.下一步工作计划下一步工作计划 1）对依托工程的施工过程，进行现场跟踪测试，包括支座反力、位移与应力等。2）异形（不等宽）曲线宽箱梁桥力学性能的研究。3）小半径曲线桥结构新体系研究。