２０１０年６月第６期 城市道桥与防洪 桥梁结构 １２９
钢箱梁匝道弯桥计算的初探
胡立新 （上海市政工程设计研究总院斯美南方分院，广东佛山５２８２００）
摘要：该文介绍了钢箱梁匝道弯桥的一种空间计算分析方法，即采用空间板壳单元方式，可供工程技术人员参考借鉴。 关键词：钢箱梁；弯桥；设计 中图分类号：ｕ４４８．２１＋３ 文献标识码：Ｂ文章编号：１００９—７７１６（２０１０）０６—０１２９—０３
０ 引言
在各种立交桥匝道中，为满足道路功能和线
形的需要，常常需采用小半径即半径小于１００ ｍ
匝道。匝道桥梁结构一般采取跨径不大于２０ ｍ的
钢筋混凝土连续梁桥，但在跨越现状路口处，跨径
又需采用３０ ｍ以上跨径的桥梁结构，在这种情况
下，一般采用钢箱梁结构，为准确分析此种结构的
受力，需采用空间程序分析。本文针对某工程立交
桥钢箱梁匝道桥进行分析计算，以便对此类结构
提供一种空间分析方法。
１ 工程概述
某工程立交ＷＮ匝道ＷＮ１～ＷＮ４墩采用３５ ｍ＋ ４３ ｍ＋３４．８８１ ｍ连续钢箱梁结构。简单介绍如下：
该联桥梁结构位于半径为６０ ｍ圆曲线上，桥
梁净宽８．５ ｍ，两侧为０．５ ｍ防撞栏杆。设计荷载：
公路Ｉ级。
钢箱梁采用单箱单室直腹板断面，梁高为１．８ ｍ。 正交异性桥面板，顶板厚度ｌ４—１６ ｍｍ，腹板厚度
１４～２０ ｍｍ，底板厚度１２—２０ ｍｍ。横隔板间距
１．２５～１．５５６ ｍ（见图１～图３）。
３．１ｏ３７ １６ ５∞ ｊ ６ ６ｘ１ ２５０『 １６ｄ ３ ９７１ 『 ｆ
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２计算方法
鉴于弯桥的受力特点，采用平面杆系直桥的
程序计算分析，很难准确分析弯桥的受力情况，必 须采取其他有效分析手段进行计算。
目前对弯桥的计算程序较多，例如有曲线桥
收稿日期：２０１０—０３—１０ 作者简介：胡立新（１９７８一），男，江西人，工程师，从事桥梁工 程设计工作。 图２钢箱梁平面图（单位：ｍｍ）
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图３钢箱梁横断图（单位：ｍｍ）
程序，ＭＩＤＡＳ空间程序等。采用的分析单元有空
间梁单元、空间板壳单元等。对于钢箱梁桥，由于 采用材料较单一，而且板厚较薄，特别适用板壳单
元进行分析计算。因此该桥采用ＭＩＤＡＳ空间程
序，空间板壳单元分析。
３计算分析结果
３．１空间板壳模型
有限元模型采用空间板壳单元，共有２ ０３３
个节点，２ １６４个单元。（见图４、图５）板厚按照结
构尺寸输入，变厚度时按照平均值输入。
图４全桥空间模型
其中顶板ｕ形加劲和底板球扁钢加劲采用程 １３０ 桥梁结构 城市道桥与防洪 ２０１０年６月第６期
图５全桥空间模型（去除顶板）
序中的加劲板单元模拟。
３．２计算工况
工况一：恒载＋整体温差＋局部温差＋沉降
＋活载（最大）
工况二：恒载＋整体温差＋局部温差＋沉降
＋活载（最小）
３．３计算结果（见表１】
表１ 各工况下支座反力汇总表（单位：ｋＮ）
ＷＮ１ ＷＮ２ ＷＮ４ ＷＮ３ 项目 五 鬲 五
从以上计算得出：在工况二情况下，该桥
ＷＮ４墩内支座存在１１ ｋＮ的负反力，ＷＮ１墩内支
座的反力为８ ｋＮ。虽然该桥已对ＷＮ２墩、ＷＮ３ 墩调整了支座偏心，但仍需在ＷＮ１墩、ＷＮ４墩
端横梁处采用素混凝土进行压重处理，以防止支 座脱空。
由于该桥位于圆曲线半径为６０ Ｉｌｌ的匝道上，
并且桥梁跨径也较大，很容易在活载偏载等荷载 作用下，出现支座脱空现象，这也是该类桥梁设计
应该注意的一个重点。
在各种荷载作用下，应力情况如图６～图１１
所示和表２所列。
从表２可知，顶板最大拉应力为９６ ＭＰａ，底板
最大拉应力为１４７ ＭＰａ，腹板剪应力最大为４８ ＭＰａ，
均满足钢材容许应力要求。
４结语
（１）对于钢箱梁弯桥，由于一般跨径组合较
大，而位于半径较小的匝道上，受力情况复杂，必 图６恒载顶板顺桥向正应力图
图７活载最大顶板顺桥向正应力图
图８恒载底板顺桥向正应力图
图９活载最大底板顺桥向正应力图
须采用空间有限元程序才能准确地对此类结构作
计算分析，同时采用板壳单元能较好地反映结构
每个部位的受力情况。
（２）由于采用钢箱梁结构，自重较轻，对于此 ２０１０年６月第６期 城市道桥与防洪 桥梁结构 １３１
图１Ｏ恒载腹板剪应力图
图１１ 活载最大腹板剪应力图 表２主要构件应力汇总表（单位：ＭＰａ）
类结构的设计，除满足结构强度、位移要求外，必
须重视对支座反力的计算，同时应采取各种措施，
以避免支座脱空。
我国整体及部分城市轨道交通产业
景气指数情况分析
全国轨道交通产业整体景气指数：建设为９２；客运量为９６；效益为８９。主要指标均低
于基准值，有待加快发展。
北京轨道交通产业整体景气指数：建设为１２０；客运量为１２１；效益为９９。个别主要指
标高于基准值，有待加快发展。
上海轨道交通产业整体景气指数：建设为１２６；客运量为１３０；效益为１０８。主要指标高
于基准值，但还要加快发展。
广州轨道交通产业整体景气指数：建设为１ １６；客运量为１２４；效益为１０６。主要指标高
于基准值，但还要加快发展。
其它城市轨道交通产业整体景气指数：建设、客运量、效益等主要指标均低于基准值，
还有几年成长期，要加快发展；
目前，我国正处于轨道交通建设的繁荣时期，中国已经成为世界上最大的城市轨道交
通市场。未来几年，城市轨道交通项目建设总长度达１ ３００ ｋｍ，其中轻轨线路６００ ｋｒｎ。目
前，我国有百万以上人口的城市４８座，其中超过２００万人口的大城市已有ｌ４座。在这些
城市的规划中，已有２Ｏ多个城市开展了城市轨道交通的规划工作。除了现有ｌ０个城市以
外，还有更多城市在蓄势以待。轨道交通产业指数将持续快速上升。