a .弯桥直做:将位于曲线上桥梁做成直线形,各墩台平行布置, 计算出起终点弦线与弧线之间的最大差值,根据实际情况可适当移动桥梁中心线 ,通过调整上部构造的宽度及防撞栏杆宽度使之满足路线平面线形的要求。该种方法适用于总长度较小的桥梁。

b .弯桥折做 :将位于曲线上桥梁做成折线形,通过调整防撞栏杆的宽度使之满足路线平面线形的要求。该种方法适用于单跨较小但总长度较大的桥梁。采用这种做法时若桥梁总长度过大则墩台不宜平行布置,而改为采用放射状的扇形布置方法, 这时上部构造的长度会略有不同 ,设计采用了两种方法处理:①上部构造预制为等长度 ,通过现浇端部砼解决 ;②直接按计算的长度预制构件。

c .弯桥弯做:将位于曲线上桥梁直接做成符合路线平曲线要求的线形 , 这种方法适用于较大距径桥梁,通常采用现浇的施工方法 ,其结果计算较为复杂 ,应采用 SAP 或其它结构计算程序进行分析计算 ,在此不再详述 。

3“坡”桥的设计

桥梁一般均设有纵坡, 这里所谓“坡桥”主要指位于较大纵坡路线上的桥梁。对于拱桥桥梁则可采用拱脚平置,通过腹拱或调节拱上填料自重解决;而对于一般的板梁桥则通过采用调整墩、台标高和支座形式(如球冠支座)解决 。上面提及了单个问题的处理方法 , 对于斜弯坡桥的综合处理则应结合实际情况同时采取多种办法进行 ,本文对此不再详述 ,下面仅就斜弯坡桥单梁多个支座的标高计算说明一下:计算时首先应明确每个支座对应的路线桩号及偏离设计标高点的距离 ,按路线纵坡(竖曲线)及超高情况分别计算出每个支座点的设计标高, 取每个支座设计标高的平均值减去建筑高度(含铺装等)即为支座顶面标高 ,并应绘制详细的支座标高平面布置图。总之,斜弯坡桥设计是一个较不繁琐的过程 ,需要设计者结合实际认真分析 ,仔细研究,这样才能做出优秀的设计来。

4 桥型方案比选

a .方案一。采用净跨达180 的主跨跨越水库,墩台基础数量最少,斜腿采用劲性模板现浇施工,主梁边跨支架现浇施工, 中跨悬臂浇筑施工, 工艺成熟, 桥梁整体性好,全桥仅在桥台处设置伸缩缝,使用较好, 受力条件好, 结构轻巧美观, 造价适中。缺点是斜腿联结处受力复杂,特别是斜腿钢铰支座存在较难解决的防腐问题及施工阶段边跨需临时描固。

b .方案二。岸坡范围采用13 m 小跨,中间深水库区采用大距径钢管砼中承拱, 桥墩布置协调。钢管拱桥采用缆索吊装,主跨桥面系和13 m空心板采用预制结构,可利用缆索吊运安装,工艺成熟, 结构美观。其不足之处是全桥有两条拱肋占用了4 m 的桥面宽度,加之钢结构造价较高, 本方案预制工作量大,工序较多, 导致全桥造价最高, 同时全桥设置4 条伸缩缝,养护工作量稍大,使用效果稍差。

c .方案三。岸坡范围内采用小跨径的连续刚构, 中间深水库区采用180 m大跨径悬臂桁架跨过,桥跨布置协调, 全桥采用人字桅杆吊运拼装, 工艺成熟简单, 造价较低。其不足之处是整体性稍差,同时全桥设置4 条伸缩缝,养护工作量稍大,使用效果稍差。经综合比较, 方案一作为酉水河王村特大桥的推荐方案。

5 结论

斜腿刚构的结构特点是具有保持连续的优点, 又具有拱式结构的产生轴向推力,产生免费预应力的好处,同时又避免了两者的缺点。王村特大桥的设计中选择斜腿刚构方案符合这一桥型的特征要求。本桥在施工图设计阶段,考虑到钢铰长期受洪水淹没带来的防护问题及斜腿施工的困难,根据详测的资料和工程地质条件, 最终采用了200 m的中承式钢管拱方案。

概述

随着我国公路建设的快速发展，桥梁结构建设理念正由过去“路线走向服从于桥梁”逐渐被“任何地方都可以建设桥梁”所取代。在这种理念和形势下，一些异形桥梁应运而生，特别是近年来在我国西部山区建造一些多跨径、长纵坡的坡桥。

虽然我国在山区桥梁建设上取得了不俗的成果，但是相对于普通桥梁，对坡桥结构在理论及工程实践方面的研究仍然相对不足，例如在运行使用过程中，坡桥的主梁会发生滑移、支座、挡块破损等现象。究其原因，一方面是由于我国重载车辆数量逐年增加且超重现象普遍；另外一方面设计和施工对坡桥的研究特别是动力作用机理并不充分，造成了一些坡桥桥梁支座设置不合理。专家学者们对于桥梁结构动力研究分析更多是集中在桥梁结构跨径、结构的固有频率、桥面平顺情况、车辆速度以及车辆内部各部件之间相互作用等方面，很少研究坡桥的动力特性，关于坡桥的车载动力响应及冲击系数的研究更少。因此开展坡桥动力特性及车载响应的研究分析，为坡桥桥梁结构的动力评估及可持续发展提供依据和参考，具有较重要的工程应用价值。

1 坡桥坡度选取

对于公路桥梁纵坡坡度设置范围，《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）中规定桥梁纵坡应不超过4%，《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）规定桥梁纵坡设计最小不宜小于0．3%，最大纵坡坡度设置应该符合《城市道路设计规范》（CJJ37—2012）的规定（不超过8%）。故文中选取常用的0～6%坡度进行研究，在研究桥梁纵坡变化时，始终保持主梁长度不变，只是旋转角度。

2 桥梁计算模型

2．1 简支梁

这里以跨径为20m的某简支板空心板桥为例进行研究，该桥桥面宽度为10．25m+2×0．5m，梁高0．95m，采用C40混凝土。在实际坡桥中，桥梁支座一般通过楔形块水平放置在桥台或桥墩上，此时支座提供垂直向上的反力。但有时由于楔形块制造或安装误差，这时支座提供垂直于梁轴线方向的支反力。故有限元模型中，考虑了桥梁两端不同的支座约束方式。对于桥梁支座水平设置时考虑四种模式的约束方式，即模式一：桥梁两端采用 Dx、Dy、Dz、Rx、Rz的约束方式；模式二：桥梁两端均采用Dy、Dz、Rx、Rz的约束方式；模式三：在桥梁低端支座约束Dy、Dz、Rx、Rz，另一端支座约束Dx、Dy、Dz、Rx、Rz；模式四为在桥梁低端支座约束Dx、Dy、Dz、Rx、Rz，另一端支座约束Dy、Dz、Rx、Rz。对于桥梁支座垂直主梁方向设置时也采用以上4种模式的约束方式。

2．2 连续梁

为了研究连续梁坡桥的自振特性，选取4×25m的单向纵坡连续梁为研究对象，其桥梁宽度为19．5m，桥梁主梁采用C50混凝土，其箱梁桥梁梁高140cm。采用梁格系进行上部结构建模，在桥梁模型中间处支座约束为Dx、Dy、Dz、Rx、Rz，其余处支座约束为DyDzRxRz这里，仍讨论两种支座设置方向对桥梁频率的影响：（1）支座水平方向设置；（2）支座垂直主梁方向设置。

3 坡桥梁自振特性分析

3．1 简支梁坡桥坡度的影响分析

（1）随着桥梁纵坡坡度的不断增大，桥梁前六阶振动形式并未随坡度增大而发生变化，即桥梁的振型在竖向平面内主要为垂直主梁方向，其方向并不随坡度变化而变化。

（2）桥梁坡度不断增大过程中，对称振型所对应的频率在减小，反对称振型所对应的频率在增大，即：坡桥结构一阶频率逐渐减少，每增加1%，递减0．0073Hz左右；坡桥结构二阶频率逐渐增大，坡度每增加1%增加0．004Hz左右；坡桥结构三阶频率逐渐增大，且每增加1%增加0．066Hz左右；坡桥结构四阶频率逐渐减少，且增加1%递减0．082Hz左右；坡桥结构五阶频率逐渐增大，且增加1%增加0．03Hz左右；坡桥结构六阶频率逐渐减少，且增加1%递减0．12Hz左右

（3）虽然桥梁频率在坡度变化时呈现减少或增大的变化趋势，但总体来看，每阶频率变化值相对于对应的普通桥频率来说变化较小。

3．2 简支梁坡桥支座类型的影响分析

对于简支坡桥支座类型的设置，一般建议固定支座设置在标高较低的墩台上，另一端采用活动支座。但是实际工程中由于某些原因，出现了将固定支座布置在较高墩台上或者全桥采用固定支座（板式橡胶支座）、全桥采用活动支座（滑动橡胶支座）等现象。为了研究支座类型对桥梁结构频率及振型的影响，对20m简支梁中两种支座设置方式下4种模式进行了动力特性研究。

（1）由于模式一增加了约束，桥梁结构基频最大，模式二次之，模式三较小，模式四最小，且模式四随坡度变化规律与以上研究结论吻合；故采用模式四对桥梁结构有利，也就是说对于坡桥结构采用固定支座布置在较低墩台上，另一端采用活动支座的支座布置方式对坡桥结构动力特性有利。

（2）从结构基频的变化规律来看，在坡桥坡度不断增大的过程中，模式一桥梁结构基频未发生变化；模式二、模式三基频随着桥梁纵坡坡度的增大而随之增大；模式四结构基频随着坡度的增大逐渐变小，且初始值相比其他3种模式最小，这种受力模式对桥梁结构十分有利。

（3）与按照规范方法计算得到的结构基频对比时可以发现，模式一明显大于规范计算值，在实际工程中不建议采用，即简支坡桥中不宜都采用板式橡胶支座；模式二计算值比规范值小，但模式二由于没有限制桥梁纵向滑移，在实际过程中由于纵坡的存在会导致桥梁整体滑移，也不利于桥梁结构受力；模式三、模式四模型计算值都比规范值小，从结构基频在不同坡度下的变化规律来看，模式四对桥梁有利。

3．3 连续梁坡桥坡度影响分析

由于不同坡度下连续梁结构前六阶振型的振动形式具有相似性，因此仅给出支座水平设置时坡度6%时振型。

计算结果表明，随着纵坡坡度逐渐增大，连续梁桥前六阶振型的振动形式未发生变化，即桥梁振型不随纵坡坡度增大而发生变化；另外，连续梁桥坡度在不断增大的过程中，桥梁前六阶频率不断减少，但减少的频率值相对于对应的普通桥频率很小。当连续梁支座垂直于主梁方向设置时，其振动特征与支座水平方向的有限元模型十分相似。

在桥梁纵坡坡度不断增大的过程中，桥梁结构前六阶频率并未随着坡度增大而发生变化，这种支座设置形式连续梁相当于同种跨径、同种支座布置形式平桥。说明桥梁支座设置垂直于主梁方向时纵坡坡度变化对桥梁频率没有影响。

4 冲击系数计算分析

4．1 基于规范法冲击系数结果分析

4．1．1 简支梁

由于支座垂直于桥梁主梁时桥梁结构基频不发生变化，故相应的冲击系数也不发生变化，本文只给出了支座水平方向设置时的冲击系数。

随着坡桥纵坡坡度不断增大，冲击系数逐渐变小，同时冲击系数的有限元值与规范值差值逐渐变大；从冲击系数二者差值来看，冲击系数的规范值和有限元值有一定误差，且最大误差为4．247%，均在5%以内，说明坡桥桥梁纵坡对简支梁冲击系数影响很小。

（1）支座水平放置情况下模式一的冲击系数明显大于规范计算值，在实际工程中不建议采用，即简支坡桥中不宜两端都采用板式橡胶支座；模式二的计算值比规范值小，但模式二由于没有限制桥梁纵向滑移，在实际过程中由于纵坡的存在会导致桥梁整体滑移，也不利于桥梁结构受力；模式三、模式四的有限元值都比规范值小，从冲击系数随坡度的变化规律来看，模式四对桥梁有利。

（2）当支座垂直于主梁方向设置时，每种模式下的冲击系数并不随坡度的变化而发生变化，这种情况下的桥梁结构冲击系数与相应直线桥梁相同；与规范计算值相比，模式一的冲击系数远大于规范值，在实际工程中不建议采用；模式二的冲击系数与规范值相比要小些，但是模式二桥梁由于没有限制桥梁顺桥向的移动，在纵坡和移动荷载作用下主梁梁体可能会出现整体滑移现象，对桥梁结构不利；模式三、模式四中，两者冲击系数相同，支座约束方式相同，只是支座约束位置发生了互换，此时两者对桥梁冲击系数的影响相同。

通过对20m简支梁坡桥在4种不同支座约束下的研究分析可以看出，桥梁两端均采用板式橡胶支座对桥梁动力特性不利，在坡桥设计及建设过程中不宜采用；建议坡桥结构采用固定支座设置在较低墩台上，另一端采用活动支座的约束方式。

4．1．2 连续梁

选取4×25m纵坡的连续梁进行研究，分析在坡度为0～6%等7种纵坡下的冲击系数变化情况，并与规范值进行对比。随着坡桥坡度不断增大，冲击系数逐渐变小，同时冲击系数的有限元值与规范值差值逐渐变大；冲击系数的规范值和有限元值有一定的误差，最大误差为4．061%，说明桥梁纵坡坡度对连续梁冲击系数有一定影响，但影响较小。

对于连续梁而言，支座垂直于主梁时桥梁结构的基频未发生变化，那么相应的冲击系数也不发生变化，因此不再对其展开研究。

4．2 基于车桥耦合振动连续梁冲击系数结果分析由于规范的冲击系数值是针对大部分简支梁的

试验数据统计回归得到的，为了更深入研究其在连续坡桥上的适应性，对4×25m的连续梁坡桥开展车桥耦合振动分析。车辆采用9自由度三轴空间车辆模型。桥面平顺状况仅考虑 A级桥面不平整度，采用4辆30t空间三轴车辆中载布置且并排同向行驶。为了对不同坡度的连续梁桥在不同车速下的动力效应展开分析，分别按匀速上坡、下坡两种情况考虑，上坡速度分为30km/h、36km/h、54km/h、72km/h、90km/h等5种工况，下坡时速度分为54kmh72kmh90kmh等3种工况

5 结语

（1）通过对20m简支坡桥在4种支座约束下的研究可以得出，桥梁两端均采用板式橡胶支座对桥梁动力特性不利，在坡桥设计及建设过程中不宜采用；建议坡桥结构采用固定支座设置在较低墩台上，另一端采用活动支座的约束方式。

（2）随着桥梁纵坡坡度不断增大，桥梁振型形式并未随坡度的增大而发生变化；对称振型所对应的结构频率在减小，反对称振型所对应的频率在增大，但变化幅度均不太大。

（3）支座的布置方式对桥梁的频率有一定影响，当支座水平方向设置时坡桥频率比相应普通桥梁的小，当支座垂直主梁方向设置时坡桥基频与相应普通桥梁相同。

（4）虽然按照规范法对连续梁桥冲击系数进行分析结果表明桥梁坡度对桥梁冲击系数影响很小，但在进行车桥耦合分析时，结果却表明坡度变化对冲击系数有一定影响，实际桥梁评定时候要具体对待。