本文是一篇结构工程论文，本文依托贵州二堡路特大桥实际工程，在对曲线梁桥理论及计算方法进行归纳的基础上，聚焦于当前工程实践中广泛采纳并证实其有效性的方法，即有限元分析法。通过将这种方法作为核心研究工具，旨在更全面地理解和分析连续曲线梁桥受力特性。
1 绪论
1.1 研究背景和意义
随着我国社会经济迅速增长，交通建设不断深入推进，并取得了瞩目的成就。由于道路等级逐渐提升和城市交通流量的不断增长，桥梁建设迎来了前所未有的发展高潮。各式各样的桥梁项目蓬勃发展，复杂的桥梁结构不断涌现。曲线桥梁以其独特的线形美感、对复杂地形的适应性，以及在设计和使用上的出色性能，已逐渐成为当今备受青睐的桥梁类型之一。特别是在山区公路建设中，曲线梁桥能够显著缩短路线长度、有效规避不良地形路段，这不仅提升了道路通行的效率，还大幅降低了工程投资成本，展现了其在实际应用中的显著优势。图1-1和图1-2分别为在山区和城市的应用。
曲线梁桥以其卓越的适应性，能够有效地突破地形、地物的限制，赋予设计者更广阔的创意空间，通过其平滑流畅的线条，为人们带来美的享受。然而，曲线梁桥的受力情况较为复杂，其受力性能相对于直桥具有以下显著特点：
（1）轴向变形与平面内弯曲的耦合； （2）竖向挠曲与扭转的耦合； （3）它们与截面畸变的耦合。
1.2 曲线梁桥的分类
根据孔跨的布局和地面构筑物的具体要求，可以将曲线梁桥划分为扇形弯桥（如图1-7a所示）或斜交弯桥（如图1-7b和图1-7c所示）。由于斜交弯桥受力情况相对复杂，其分析难度比较大，一般采用扇形弯桥。同时，为了优化结构的受力性能和延长桥梁的使用寿命，通常会将伸缩缝设置在圆曲线的径向方向上。这样的设计选择不仅简化了受力分析，还有利于提高桥梁的整体稳定性和耐久性。
根据曲线梁桥孔跨布置，单跨结构常倾向于采用简支梁桥形式，而对于多跨结构，更多采用连续曲梁。多跨连续梁曲线桥主要由三种基本形式构成（如图1-8所示）。与直线梁桥不同，弯梁桥通常倾向于具有更好的受力性能和施工便利性的等截面形式。对于具有较大圆曲线半径的桥梁，可采用变截面的设计形式，此时可近似以直线代替曲线进行计算。这种形式能够在保证结构稳定性的同时，进一步优化桥梁的受力性能。
在曲线梁桥的施工中，诸多现有的直线梁桥施工方法同样展现出适用性，在弯桥的施工过程中均得到了有效的应用。因此，在曲线梁桥的施工方法选择上，可以借鉴并灵活运用成熟的技术手段，以满足不同工程的需求和条件。但同时，也必须清醒地认识到，每种施工方法都有其适用的局限性和特定的技术要求，需综合考虑工程规模、桥梁结构形式、环境条件、工期要求以及施工成本等多方因素。
2 曲线梁桥理论及计算方法分析
2.1 曲线梁桥的力学特点
2.1.1 曲线梁桥的力学特性
（1）弯扭耦合效应
曲线梁桥因其桥轴线形的独特性，与直线桥梁在受力特性上存在显著差异。曲线梁桥在自重、二期恒载以及车辆活载的作用下，会产生弯扭效应。值得注意的是，这两种效应在桥梁上部结构中并非独立存在，而是相互关联、相互影响。与曲率为0的直梁桥相比，弯梁桥在弯矩、扭矩等因素的共同作用下，其上部结构的受力状态更为复杂。从结构变形的视角出发，弯曲和扭转均会诱导上部结构发生变形。显然，相比于直桥，曲线梁桥在同种荷载的作用下的位移值更大。以下根据相应得理论推导，深入剖析曲梁的耦合作用机制。
已在运营阶段的弯梁桥，自重作用始终是一个不可忽视的外部因素。这一因素不仅作用时间长，而且其荷载值往往也是最大的。因此，为了保证上部结构的稳定性，必须对其自重作用进行深入分析。由于曲线梁桥的结构特性，其弯曲常常偏向于一方，这种情况下，弯桥实际上承受的是偏载，从而导致上部结构产生扭转。若曲线梁桥的支座布置不合理，会导致上部结构倾覆，可能对行车安全危造成威胁。以下通过曲梁段作为实例，详细分析偏心距与平面尺寸因素对结构的影响。
2.2 曲线梁桥的计算方法分析
在曲线梁桥的分析领域，存在多种不同的计算方法，旨在通过精确的数学模型和算法，揭示曲线梁桥在受力作用下的力学行为。随着计算理论的不断演进，归纳出了解析法、数值法等几类主要的计算方法[40]。接下来，本节将逐一介绍这些分析方法，以便更全面地理解它们在曲线梁桥分析中的应用和优势。
2.2.1 解析法
通过解析法深入求解与分析弯桥相关问题时，首先需要评估问题是否满足解析法的基本假设。只有在符合这些假设的前提下，才能进一步运用相应的方程进行求解。
（1）单纯扭转理论
纯扭转理论是早期提出并广泛应用于弯梁桥分析的一种理论，经过发展已逐渐成熟为一套系统的弯梁理论。该理论具有操作简便、易于理解的特点，但其应用需满足一定条件。将弯桥看作薄壁弹性杆件，假定构件在荷载作用下，构件的横断面仍然是水平的，也就是说，构件的截面形状是恒定的。针对桥梁跨径远超过截面尺寸的弯梁桥，通常采用纯扭转理论对其进行计算分析，这种方法的计算结果精度往往能达到工程实践的标准。
（2）翘曲扭转理论
桥梁翘曲扭转理论是桥梁工程领域中一个重要的理论体系，它涉及到桥梁结构在受力时的变形行为和内力分布。这一理论对于确保桥梁的安全性、稳定性和耐久性具有至关重要的作用。在分析箱型截面和矩形截面弯梁桥时，通常情况下，若荷载条件是唯一得，翘曲扭转通常可忽略不计。然而，如果是开口或分离式闭口薄壁截面，在扭矩作用下，翘曲扭转的影响较为显著，因此要用翘曲扭转理论对梁体进行分析。
3 基于有限元模型的计算分析 ............ 23
3.1 工程背景与建模 .................. 23
3.1.1 工程概况 ................................ 23
3.1.2 曲线箱梁有限元模型基本参数 ................... 25
4 曲线梁桥受力特性分析 .................... 37
4.1 活载作用位置的影响 ............................ 37
4.2 支座布置的影响 ......................... 39
5 预应力张拉对预应力效应的影响 ...................... 55
5.1 预应力钢束张拉的说明.......................... 55
5.1.1 预应力张拉的初始条件 ......................... 55
5.1.2 预应力钢束分组 ............................. 55
5 预应力张拉对预应力效应的影响
5.1 预应力钢束张拉的说明
5.1.1 预应力张拉的初始条件
在预应力曲线梁桥建设中，既要考虑混凝土的浇筑、养护、张拉等多个环节，同时，混凝土的收缩和徐变特性也必须考虑其中，因为这些因素共同决定了桥梁结构内力的动态变化状态。在进行预应力张拉分析时，必须首先明确一个起始状态作为分析基准。在施工过程中，张拉工作要在混凝土强度达标后才得以进行。因此，选择混凝土完全固化，但尚未进行预应力张拉时的结构状态作为分析的出发点。这样能够更精确地描述桥梁在预应力张拉过程中的受力状态，在确保分析结果精准无误的基础上，进一步提升了其可靠性，从而确保了整个研究过程的严谨性。
5.1.2 预应力钢束分组
贵州二堡路特大桥第七联共有104束预应力钢筋束。腹板处共有32束，其中腹板和边腹板各配置16束钢束。在顶板处，预应力钢束共有54束，其中6束是贯穿整个顶板的通长预应力钢束，标记为T0，剩余的48束则按照特定顺序编号，分别编号为T1至T4。此外，底板部位配置了18束预应力钢束，分别编号为B1至B3。具体的钢筋用料表如表5-1所示。
为了对桥梁预应力钢束的张拉顺序进行深入研究与合理设定，将该联的预应力钢束进行了细致的分组处理。具体分为：中腹板束ZF①；边腹板束BF②；顶板通长束TT③；内侧顶板束NT④；外侧顶板束WT⑤；底板束B⑥。详图见图5-1。
6 结论与展望
6.1 结论
本文依托贵州二堡路特大桥实际工程，在对曲线梁桥理论及计算方法进行归纳的基础上，聚焦于当前工程实践中广泛采纳并证实其有效性的方法，即有限元分析法。通过将这种方法作为核心研究工具，旨在更全面地理解和分析连续曲线梁桥受力特性。本文选择具有精度高、计算结果显示直观生动、效率高等优点的Midas/Civil作为分析软件，对工程实例进行建模计算，研究分析不同影响参数对曲线梁桥结构施工过程中力学行为的影响以及合理的预应力张拉顺序。得到如下结论：
（1）根据结构参数，采用Midas/Civil建立梁单元有限元模型，并依据静力试验验证了本文所建立的大跨度混凝土曲线梁桥有限元模型的正确性，为后续的参数影响分析奠定了基础。在模型的基础上，对各作用下的曲线梁进行了计算分析，得出在内力及变形方面，恒载和车辆活载对桥梁的影响占主导作用，而其他作用的影响相对较小。这一结果说明活载在桥梁的受力分析中占据重要地位。
（2）在正载作用下，曲线梁桥的内外侧支座反力相差相对较小，表明结构受力较为均匀。而当曲线梁桥受到内外侧偏载时，其内外侧支座的反力差异则显著增大，这表明在偏载条件下，“弯扭耦合”效应对桥梁结构的受力状态产生了较大的影响。此外，比较直梁桥与曲梁桥在承受相同条件下的表现，观察到在正载和外侧偏载时，支座反力变化不大。而在内侧偏载时，边支点内侧支座增加约79.0%，外侧支座减少约55.0%；中支点内侧支座增大约81.0%，外侧支座减小58.9%。表明在偏载作用下，内侧支座承担了更多的荷载，成为了主要的支撑点，外侧支座分担的荷载显著减少，体现了桥梁结构在内侧偏载下的扭转趋势。
参考文献（略）
