【摘要】钢箱梁桥是我国桥梁事业的一大重要发展成果，具有轻型、承载力好、跨越能力强，适用于城市高架桥，尤其可较好应对复杂应力状态。本文主要围绕城市高架曲线钢箱梁桥展开分析，首先明确了曲线桥梁建设中钢箱梁桥的应用优势，其后详细探讨了城市高架曲线钢箱梁桥的设计要点，并围绕工程案例展开论述，以期可供参考。

【关键词】城市高架桥;曲线桥;钢箱梁;设计;工程案例

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、引言

近些年，随着社会经济与城市的快速发展，对城市道路的互联互通提出了更高的要求，大量的高架桥也由此出现。在高架桥建设中，曲线桥梁一直是重难点所在，随着我国钢桥体系的逐渐成熟，钢箱梁的应用有效避免了预应力混凝土梁因钢束外崩、弯剪扭效应在不同的腹板分布差异所致的复杂应力状况，有效保证了桥梁结构设计安全、可靠。

2、我国城市钢箱梁桥发展情况

当前我国城市桥梁建设中，钢箱梁的运用越加广泛，其具有结构性能好、施工方便、美观性好等诸多优势，尤其是在曲线桥梁建设中，钢箱梁桥的优势得以充分体现，具体可归纳如下：（1）钢材延性好、抗拉强度高，能有效发挥钢板的承载能力，获得良好的整体受力性能，抗震表现优异;（2）钢结构自重较轻，一般为500kg/m2，远远小于混凝土结构，同时上部自重减轻也有利于减少下部结构造价;（3）钢结构由工厂制作，可减小现场施工场地面积，质量可保证、工期较短;（4）钢箱梁具有良好的平曲线适应性。

综上，我国现代城市曲线梁桥中，钢箱梁桥已经成为了一大主要趋势，加强相关设计分析具有重要意义。

3、城市高架曲线钢箱梁桥的设计要点

3.1总体设计

（1）跨径布置：城市高架曲线钢箱梁桥布置直接受现场地形、桥下地面交通条件的控制。与混凝土连续梁相比，曲线钢箱梁桥的跨径布置弹性较大，边中跨比可选范围0.5～1.0。

（2）支座布置：城市高架曲线钢箱梁桥布置时，受到道路平面线形曲率影响，开展内力分析时需考虑弯扭联合作用。曲线梁桥中，扭矩占較大比重，不利于钢箱梁的受力与变形;曲线梁桥扭转效应下，墩顶双支座反力呈不均匀状态，边墩支座预压力偏小，容易产生脱空问题。对此，需合理控制横梁下支座间距，不宜过小;对支座进行偏心调整，令恒载下反力基本均匀，必要时在钢梁内部局部填充混凝土压重。

（3）断面形式：曲线钢箱梁桥设计时，针对扭矩大问题，箱梁断面在满足竖向抗弯刚度要求的同时，还需适当增加抗扭刚度，优选封闭性箱型截面。

3.2主梁设计

钢箱梁的主梁顶板应力主要由第一、二体系组成，对于不同桥跨钢箱梁，第一体系由梁高确定，第二体系由隔板间距和加劲肋形式确定，与梁高无关。随着钢箱梁跨度的增加，需通过梁高适应控制第一体系的受力，确定隔板间距、加劲肋形式后，钢梁第二体系应力数值确定，梁高只和跨径相关。

3.3加劲肋设计

钢箱梁加劲肋包括以下几种：（1）顶板纵向加劲肋：可解决顶板局部稳定问题，增强桥面板的局部刚度;（2）底板纵向加劲肋：有利于增加受力面积，解决底板局部稳定问题;（3）腹板竖/纵向加劲肋：可解决腹板抗剪局部稳定问题;（4）支座支撑加劲肋：可使支座横梁腹板在支座处的集中力通过受压短柱的方式实现扩散，实现局部稳定。若是曲线梁桥曲线半径过小，直接影响顶底板纵向加劲肋类型、横隔板间距，且此时U肋加工难度较大，可选择板肋、球扁钢肋。

4、工程实例

4.1工程概况

某市区高架桥采用（58+95+58）m 变高度箱梁连续刚构桥，主梁采用单箱单室直腹板箱形截面，梁高3～5.7m，悬臂长0.5m，梁顶宽5.4m，底宽4.4m。主墩采用四肢薄壁墩，单肢尺寸2.1m ×1m，横、纵向净距为0.2m、3.5m，墩高9.6m;边墩采用单肢薄壁墩，与相邻联边墩共用1个承台基础，桩基均采用钻孔灌注桩。

4.2主要结构设计

4.2.1主梁

此桥跨度较大、曲线半径较小，为增大抗扭刚度，箱室尽量加宽，故采用直腹板箱形截面。梁高3～5.7m，悬臂长0.5m，梁顶宽5.4m，底宽4.4m。箱室顶板厚0.3m，底板厚0.3～0.7m，腹板厚0.5～0.7m（图1），端横隔梁厚1.2m，中横隔梁设置在纵向对应薄壁墩位置，厚1m。主梁采用C60混凝土，只设纵向预应力钢束（φs15.2mm钢绞线）。箱梁采用支架大节段现浇，边跨及中跨跨中均设2m合龙段。

4.2.2主墩

连续刚构桥一联线刚度大部分由主墩提供，且该桥主墩受力复杂，因此主墩是该桥设计重难点。主墩首先选用双肢薄壁墩方案，薄壁柱采用C50混凝土，单肢薄壁尺寸4.4m×1m，纵向净距3.5m。采用MIDAS Civil软件建立有限元模型，墩、梁均采用梁单元模拟，墩梁固结。考虑主力工况（恒载+沉降+两股钢轨伸缩力）及主力+附加力工况（恒载+沉降+两股钢轨伸缩力+温度荷载+纵向风荷载），对双肢薄壁墩墩底截面控制内力、墩身强度进行验算，结果不满足规范要求。通过调整双肢薄壁墩薄壁尺寸与间距均不能有效降低主墩内力，借鉴将实体墩改为纵向双肢薄壁墩的思路，提出将双肢薄壁墩横向也分为两肢，单肢尺寸2.1m×1m，横向净距0.2m，纵向净距3.5m。该方法可将薄壁墩墩顶及墩底的大部分横向弯矩转化为一对轴力。四肢薄壁墩结构形式验算结果显示：与双肢薄壁墩相比，纵、横向刚度无明显变化，但内力有明显改善，且可通过可行构造满足结构受力要求。

4.2.3边墩

边墩采用单肢薄壁墩，薄壁尺寸4.4m×0.65m，采用C50混凝土。边墩单肢薄壁墩纵向抗推刚度较小，考虑后期收缩徐变及温度影响，薄壁墩墩顶和墩底弯矩及变形均较大。为解决这一问题，边跨合龙前，对边墩向两侧施加适当纵向顶推力，以平衡后期收缩徐变的影响。

结语：

综上所述，我国现代城市高架桥建设中，钢箱梁在曲线梁桥中的适用性较好，与混凝土结构相比在受力方面更有优势。在城市高架曲线钢箱梁桥设计时，需根据实际场地情况、受力要求，合理布置跨径、支座，做好上、下结构设计，切实保证桥梁受力安全、稳定。

参考文献：

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[3]兰振波，李敏娜.大纵坡、小半径曲线钢箱梁支座脱空处理[J].桥梁建设，2014，44（06）：117-121.

作者简介：

刘杰（1980-），男，河南人，高级工程师，硕士研究生，工作方向：设计。