浅谈小半径曲线桥梁的设计要点
摘要：与直线桥不同的是，由于弯扭耦合作用，所以曲线桥在竖向荷载作用下
引起弯曲的同时会产生扭转变形，导致内外侧支座反力大小不同，甚至可能出现
负反力。

本文首先分析了曲线梁桥的力学特性，然后详细阐述了小半径曲线桥梁
的设计方法，最后说明了小半径曲线桥梁设计中应注意的问题。

关键词：小半径；曲线桥梁；截面；支座；抗扭支承
一、曲线梁桥的力学特性
（一）梁内外侧受力不均由于扭矩的作用会造成外梁超载、内梁卸载等问题，致使弯梁桥外边缘弯曲应力大于内边缘，外边缘挠度大于内边缘，内梁和外梁受
力不均，反应到箱梁上则是内外腹板受力不均。

当活载偏置时，内梁支点甚至可
能产生负反力，甚至会出现梁体与支座脱离的问题发生。

（二）挠曲变形曲线箱梁桥的挠曲变形一般要比相同跨径的直线桥大，弯桥
的挠曲变形是弯曲和扭转的迭加。

（三）横向水平力汽车在曲线梁桥上行驶时会对桥梁产生水平方向的离心力。

预应力、混凝土收缩徐变及温度变化等不仅对桥梁会产生纵向水平力，也会产生
横向水平力。

外荷载对桥梁产生的横向水平力会增大梁体截面扭矩和桥墩弯矩，
并有可能造成横向的位移或者是桥梁在平面的转动。

（四）翘曲与畸变对于弯箱桥梁，由于在弯扭耦合的作用下会出现综合截面
应力相对直线桥梁而言较大的问题，特别是在截面扭转以及畸变作用下，这一问
题更突出。

但其数值往往只占基本弯曲应力和纯扭转剪应力的5%~10%，经过初
步的估算，在设计过程中可以采取增设横隔板的设计处理方式，尽可能的控制截
面畸变变形。

二、小半径曲线桥梁的设计要点
（一）箱梁的设计
1、箱梁跨径的选择弯梁桥的弯扭刚度比对结构的受力状态和变形状态有着
直接的关系：弯扭刚度比越大，由曲率因素而导致的扭转弯形越大，因此，对于
弯梁桥而言在满足竖向变形的前提下，应尽可能减小抗弯刚度、增大抗扭刚度。

所以在曲线梁桥中，宜选用低高度梁和抗扭惯矩较大的箱形截面。

小半径曲线梁
桥的梁高大于跨径的1/18 时，是比较经济的。

在特殊情况下也不应小于跨径的
1/22。

2、截面设计在曲线梁桥截面设计时，要在桥跨范围内设置一些横隔板，以
加强横桥向刚度并保持全桥稳定性。

在截面发生较大变化的位置，要设渐变段过渡，减小应力集中效应。

3、配筋设计在进行配筋设计时要充分考虑扭矩效应，弯梁应在腹板侧面布
置较多受力钢筋，其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直桥多，且应配置较多的抗
扭箍筋。

在预应力混凝土曲线梁桥中，应设置防崩钢筋。

4、混凝土结构由于混凝土的收缩、徐变涉及的因素较多，每个工程中混凝
土的材料、级配不尽相同，要很精确的计算出混凝土收缩、徐变对小半径曲线梁
桥的作用较难。

故在设计小半径曲线梁桥，最好采用普通钢筋混凝土结构。

对于
预应力混凝土曲线梁桥，纵向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，但钢束一般不
大于12-7ф5，压应力应小于12MPa，拉应力小于1MPa，为预应力A 类构件即可。

（二）支承方式的选择在曲线桥中，不同的支承方式对上、下部结构内力影
响较大，一般支承分为两种类型：抗扭支承和点铰支承。

抗扭支承通常由横向两个以上的板式橡胶支座或盆式橡胶支座组成，而点铰
支座只由一个板式或盆式橡胶支座组成，常常配以独柱墩。

连续梁端常采用抗扭
支座，该支承方式可有效提高主梁的横向抗扭性能，保证其横向稳定性。

曲线桥
的中间支承可用抗扭支承也可用点铰支承，在实际工程中大多采用盆式或圆板橡
胶支座，以适应主梁纵横向的变形要求。

但是如果在采用墩高较大的独柱式中墩
构造时，更宜采用墩梁固结的构造，充分利用桥的柔性来适应曲线桥的变形要求，从而获得较好的经济效果。

（三）小半径曲线桥梁支座的布置形式曲线箱梁桥支座的布置型式通常全部
采用抗扭支承、两端设置抗扭支承，中间设单支点铰支承、两端设置抗扭支承，
中间既有单支点铰支承，又有抗扭支承的混合式支承，下部墩柱应与之相匹配。

在曲线箱梁桥中，两端为抗扭支座(双支座)，联内安置几个铰支座的布置已
不多见，即使对小跨径小半径的非预应力曲线梁，一般也采用设内、外偏心支座
方案。

通常预应力钢束引起的扭矩随弯曲半径的减小而加大，总的扭矩随跨长而
增大，因此跨中的偏心支座，在与偏心距的设置上要分别考虑以下几方面的影响：1、横向恒载不均匀的影响，可通过设置中墩偏心距e 来解决；对于弯曲半径大
于130m 的曲线梁，这个偏心距不大，一般在0.1m～0.2m 左右；2、预应力束形
成的这部分扭矩的影响相当大，有时在半径为130m、联跨长140m 的四跨曲线箱梁中可达20000KN·m 以上，若用增加跨中支座偏心距的办法，则跨中支座的总偏
心距为e = e + e'，式中，e'为抵抗预应力所产生的扭矩；若跨中支座按设内、外
偏心支座的方案布置，偏心距的加大可使端部抗扭的双支座中的反力大致相等(或外侧支座反力稍大些)；3、曲线梁从施工完成到使用后的相当一段时间内均受到
徐变、温度以及不均匀扭矩的影响，支座总有滑移，因此每联曲线梁必须设有一
个固定支座，固定支座一般设在跨中，有时也可特意在跨中设固结墩；4、若梁
的线刚度较低，则在内侧边缘行驶车辆的活载作用下会使内侧受拉区产生较大的
应力及挠度(或转角)，此时可采用设内、外偏心支座的布置方案；5、对于设内、
外偏心支座的支座布置，梁内的扭距使梁产生扭转转动，与直线箱梁不同，曲线
梁中这种扭转属于约束扭转，因此梁体内既有剪力滞效应，又有翘曲与畸变应力，当半径R 足够大时这种影响不明显，从而使扭转有些类似于自由扭转，截面内只
有剪力流；6、对曲线箱梁而言，在曲线箱梁中布设一抗扭支座（可以是双支座,
也可以是固结墩）的方案是既合理又保险的方案，但这样的桥墩会发生由于外支
座反力过大导致墩顶横梁开裂的事故，为防止这类事故的发生，可通过在墩顶横
梁内布设预应力钢束或者加大墩顶的布筋密度来避免。

三、小半径曲线桥梁设计中应注意的问题
（一）计算分析加强结构计算分析，除正常的荷载计入外，还应计入扭转产
生的剪应力和翘曲正应力。

优化预应力束线形，以减小扭矩。

（二）加强构造设计
1、合理布跨，可以适当控制边跨跨径，使边跨跨径与中跨比较接近。

当受
实际条件限制，边跨跨径与中跨差距较大时，也可考虑采取其他一些措施，比如
调整边跨与中跨的自重等。

有条件时尽量采用小跨径。

2、尽量布设抗扭支座，以减小扭矩，控制支座的最小压力，也可调整墩柱
偏心以消除主梁扭转引起支座负反力。

若仍不能消除主梁扭转引起支座负反力时，可根据扭转方向采取在主梁内侧加配重砼的方法予以解决，也可采用拉力支座。

3、在曲线梁桥截面设计时，要在桥跨范围内设置一些横隔板，以加强横桥
向刚度并保持全桥稳定性。

在截面发生较大变化的位置，要设渐变段过渡，减小
应力集中效应。

4、在进行配筋设计时要充分考虑扭矩效应，弯梁应在腹板侧面布置较多受
力钢筋，其截面上下缘钢筋也比同等跨径的直线桥多，且应配置较多的抗扭箍筋。

加强防崩钢筋设计，以防预应力束过大造成径向腹板崩裂。

参考文献[1]周勇，余泽新，张明武.小半径曲线梁桥的设计[J].中外公路，2007.4.[2]方水平，许友梅.小半径钢筋混凝土曲线梁桥设计浅析[J].广东建材，2011.4.。