第一章绪论
1.1铁路曲线梁桥的应用和发展
为了适应经济建设的发展，铁路建设已经被提到首要的地位。作为交通的一个重要部分，铁路交通负担起的运输任务越来越重要。所以不仅要求铁路运营线路的合理性和网络化，而且要求提高铁路的等级，以提高车速、安全性和舒适感。过去由于计算设计方法和施工工艺尚不完善，一般情况铁路桥梁都按直线桥设计，但面对如今高等级铁路，这种设计面临了巨大的局限性。因为这样会造成建设的困难和浪费、增加了运营里程、降低了经济效益[”。因此，随着现代化高速铁路的发展，建造曲线型桥梁的设想和构思被提到了议事曰程。60年代初，国外一些发达国家的桥梁专家和学者开始研究曲线梁桥的计算理论进行并应用于工程实践。此后，曲线型桥的数量逐年增加。曲线梁桥首先是伴随公路和市政交通立体化的需要发展起来的，并随之逐渐成熟。曲线梁桥在国外70年代得到了大的发展，国内主要是在80年代有了较大的发展在1979年年末，我国首次邀请了美国马里兰大学C.P.Heins教授来我国介绍曲线桥的设计理论，国内工程界非常重视这次讲座。经过了反复的摸索及工程实践研究，以城市立交桥为中心的学术交流报告会于1986年9月在沈阳市第一次召开，各位学者相互交流了曲线梁桥在设计、建设中学术问题，并编制了论文集?。虽然国内曲线梁桥计算、设计理论和实际应用方面都取得了瞩目的成绩，但是相比发达国家还是有一定的差距。我国有些曲线梁桥在设计和施工中还存在一些问题，主要体现在扭转和平面内变形不是很全面，支座设计细节等问题研究不够深入，有些曲线梁桥在建成不久就出现了问题，主要有：梁体径向位移、支座脱空等。伴随着经济建设的发展，我国将会建造更多的曲线梁桥，我国有关曲线梁桥的研究、设计、建造、监控水平也会取得长足的发展。目前，在国内高速铁路上，曲线型桥屡见不鲜。一些学者对高速铁路曲梁桥理论进行了研究，正在不断取得成果；一些书刊介绍了国内外学者有关高速铁路曲线梁桥的理论著作和国内外高速铁路曲线梁桥工程实践的丰富经验资料。
曲线型桥在我国工程界也引起了普遍的重视，自80年代以来开始大量的应用于公路和铁路项目上。尤其是北京、广州、天津、南京、深圳等城市的立交、高架工程和高速公路项目中例如：在北京到八达岭的新线上，修建了双曲拱弯桥；在江苏省、天津市、广东省和东北地区修建了南京市中央门立交桥、广州的区庄立交桥、大庆市庆虹立交桥、深圳市北环立交桥；在青岛市修建了两座三跨一联的预应力混凝土曲线梁桥；在上海市修建了多座钢的人行过街弯桥等等E1]。铁路桥方面，南昆铁路板其二号桥(如图1-1所示）采用的是预应力混凝土铁路连续曲线刚构桥，在铁路连续曲线梁桥的研究和探索方面做了很好的应用。曲率连续梁桥现在也逐渐应用于高速铁路上，图1-2为武广客专线北乡特大桥。至今国内已经建立的部分铁路曲线桥[6〕汇总于表1-1。
1.2曲线梁桥的理论研究现状
几十年来的努力，我国在曲线梁桥的理论研究和工程实践取得了长足的进展。由于曲线梁桥结构形式的差异，国内外的许多学者和专家提出了相应不同结构形式弯梁桥的研究理论和比较方便的算法总的来说可以分为三类，即：解析法、半解析法、数值计算法。
解析法是首先做出一些假设，然后根据结构力学、弹性力学上的理论而建立起来弹性微分方程，用于求解曲线桥内力的计算方法，基本包括纯扭转理论、约束扭转理论两类。最幵始用于分析曲线梁桥的理论是纯扭转理论，假定曲线梁桥结构是集中在梁轴中心线上的弹性杆件，不计翘曲和畸变效应的影响。纯扭转理论具有概念清晰、计算方便的优点。现在应用最多的以纯扭转理论为基础的计算方法有：M/R法、不考虑翘曲影响的传递矩阵法、力矩分配法、曲梁结构力学方法、三力矩方程法和传递矩阵法等[12] [13]。纯扭转理论一般可应用于断面箱壁较厚、“窄”的并且两侧翼缘较短的曲线箱梁桥，其计算精度可以满足工程的需要。它的缺点在于适用面窄，对变曲率、变截面的曲线梁桥还不能处理；在边界条件处理方面也仅限于比较简单情况，而不能用于多种复杂支承的曲线梁桥。对于开口薄壁或者是分离式闭口薄壁截面及大挑臂宽翼缘箱梁，其畸变、翘曲以及剪力滞效应不能忽略，不能用纯扭转理论。Vlasov和Dabrowski[i4]['5]"6]幵发了考虑截面畸变的弹性薄壁曲杆理论；著名桥梁专家李国豪教授以及李明昭教授就大曲率薄壁箱梁的理论作出了有价值的理论贡献邵容光在计算缓和曲线桥梁方面提出了一种实用的方法…]。对单梁的求解这种方法是精确的，在宽跨比较小、横向联系较强的窄曲线梁桥的计算方面是允许的；计算宽跨比较大或者多梁式的曲线梁桥误差会较大，对支承复杂的连续曲线梁桥计算麻烦。
第二章曲线梁桥的计算理论与方法
近年来，随着各国曲线梁桥的不断建造，专家学者相继发表了许多有关曲线梁桥结构的理论和分析方法的著作，综合来说在工程设计中比较实用的有：纯扭转理论、翅曲扭转理论、有限单元法、有限条法、梁格分析法等实际上，每一种结构分析方法都有一定的适用条件，所以，在决定采用何种分析方法之前，首先应对结构原型作充分的研究，判断它对所采用的分析方法的假定条件是否满足。这对于使计算更好的符合结构的实际工作状态是非常重要的⑴
第三章 曲线半径对曲线梁桥受力的影响................... 29-49
3.1 工程概况及模型建立................ 29-34
3.2 曲线半径对曲线连续梁桥腹板剪力的影响 ................34-38
3.3 曲线半径对曲线连续梁桥支座反力的影响 ................38-42
3.4 曲线半径对曲线连续梁桥竖向弯矩的影响 ................42-45
3.5 曲线半径对曲线连续梁桥扭矩的影响 ................45-47
3.6 本章小结................ 47-49
第四章 支座布置对曲线梁桥受力的影响 ................49-66
4.1 支座布置形式对曲线梁结构内力的影响 ................49-52
4.2 支座偏心对支座受力的影响 ................52-61
4.3 支座间距对支座受力的影响 ................61-64
4.4 本章小结................ 64-66
第五章 大跨径铁路曲线梁桥刚度研究................ 66-84
5.1 高速铁路梁桥竖向变形研究................ 66-69
5.1.1 不同曲线半径下zK静活载................66-68
5.1.2 温度引起的竖向挠度................ 68-69
5.2 z K竖向静活载梁端转角 ................69-72
5.2.1 桥梁梁端转角限值的规定................ 69-71
5.2.2 ZK静活载下的梁端转角 ................71-72
5.3 ZK竖向静活载下梁体扭转................ 72-78
5.4 支座预偏心................ 78-82
5.4.1 收缩徐变和后期束引起的支座预偏量................ 79-81
5.4.2 合拢温度引起的支座预偏................ 81-82
5.5 本章小结................ 82-84
结论
本文以(70+125+70)m预应力混凝土连续梁桥为依托，基于梁格分析法和大型通用有限元软件，分析了大跨小半径铁路曲线连续梁桥的空间受力特性，分别探讨了曲线半径、支座布置形式、支座偏心以及支座间距对曲线梁桥的受力影响，最后探讨了大跨曲线连续梁桥竖向变形、梁端转角、轨面不平顺度和支座预偏心随曲线半径的变化情况。通过本文的计算分析得出了下列结论：
1.随着曲线半径的减小，曲线连续梁桥中墩支座附近：外腹板剪力有减小的趋势，内腹板剪力有增大的趋势；边墩支座附近：外腹板剪力有增大的趋势，内腹板剪力有减小的趋势，其相对中墩支座附近变化值较小。曲线连续梁桥竖向弯矩变化较小。边墩支座竖向反力变化较小；中墩支座竖向反力变化较大。曲线梁桥扭矩有较大的增幅，并且随着曲线半径的减小，变化趋势愈明显。
2.高速铁路曲线连续梁桥曲线半径一般比较大，较为合理的支承方式是所有中墩支座都采用抗扭支座。采用抗扭支座的曲线梁桥，在同种曲线半径、不同支承形式下的竖向剪力、竖向弯矩变化很小；当中墩全部采用固定支座时，竖向弯矩减小约5%。
3.是否约束中墩支座径向位移对横向剪力、横向弯矩的影响较大，横向剪力不约束时是约束时的2倍左右，横向弯矩不约束时是约束时的7~8倍；是否约束边墩的径向位移对横向剪力、横向弯矩影响较小，然而伴随曲线半径的减小，横向剪力也会不断增大。所以就横向剪力、横向弯矩讲，在高速铁路曲线连续梁桥中应限制中墩支座的径向位移。
4.各种支承形式的扭矩值变化很小，但是随着曲线半径的减小，扭矩值增幅较大；就轴向力而言，设置多排固定支座，不利荷载对中墩固定支座产生较大的推力，所以最好设置一排固定支座（抗震要求除外）；考虑减小顺桥向的位移，固定支座最好不设置在边墩处。
5.保持中墩支座间距不变，沿径向朝内侧偏移时，内侧支座反力变小、外侧支座反力变大；沿径向朝外侧偏移时，内侧支座反力变大、外侧支座反力变小，同时扭矩包络图仅作较小的平移，扭矩峰值差值基本在lkN.m以内。所研究曲线梁桥，当沿径向朝内侧偏移15cm时，内外侧支座反力基本相当。
参考文献
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