为什么很多跨海大桥是曲线的，直线不会更快吗

为什么很多跨海大桥要建成曲线，而不建成最短的直线？一般的跨海大桥都是建在平缓的河流入海口，大桥建设需要考虑桥墩对入海泥沙的阻挡作用，否则泥沙会在桥墩处淤积。即使没有泥沙，也会考虑洋流对桥墩的冲刷。水下情况复杂，并不是如我们在水面看到的单一流向，在桥梁规划阶段会对水流的方向做勘察，尽量使桥墩截面顺着洋流或水流方向。这就使的大桥整体呈现弯曲状。

大多数大跨度的跨海大桥，包括港珠澳大桥，杭州湾大桥都是建成了曲线型。

两点之间，直线最短，同样修一段路，很明显修直路要比修弯路要更省钱，对于造价高昂的跨海大桥，为啥要选择曲线型呢？

第一个原因是水流原因。为了减少水流对大桥桥墩的冲刷，桥梁在建造时，桥墩不会设计成圆柱体，而是类椭圆的形状，这样能大幅降低水流和泥沙对桥的伤害，同时也会减少河道泥沙的淤积。

跨海大桥因为跨度大，其中的水流方向也会不同，如果建成直线，那肯定是不明智的。以港珠澳大桥为例，桥体全场50多公里，所跨海域水流多变，桥体设计成曲线型，目的就是使桥体与水流保持垂直。

第二个原因，陆地修路要看地形，跨海大桥更是如此。如海底的一些淤泥层等不利于桥墩的施工建造，在大桥施工时就必须要避开，这也是跨海大桥建成曲线型的重要因素之一。

第三个原因是出于行车安全的考虑，直线容易让司机疲乏，发生事故，曲线选择明显更优。此外还有美学角度的考虑。

另外，你可能发现，跨海大桥可能并非一路都同一高度，有些桥段会有起伏，桥梁设计也会发生变化，这一般是出于海路船只通行的考虑。

：要考虑，曲线段与直线段的中线是不贯通的，应该按照设计的E值向曲线外则平移，以消除离心力影响。不过墩台一般不考虑偏心，只是垫石中线应考虑便宜。梁跟垫石预留孔走

一般曲线桥桥墩设计有两种方式，第一种是平行式，及每个桥墩都平行设置，这样便于上部结构的梁板统一尺寸预制；这样，承台设计都是平行四边形；你只要在桥梁中线两边根据坐标（或者根据斜交角度计算出于中线的水平距离和与桥墩横向中心线的桥后距离，然后放样即可（一般设计图上都有标明）；第二种是桥墩径向布置，及每个桥墩的中心线都指向一个公共点；这种设计一般承台还是按矩形设计，对于单个承台，基本还是正交，放样还是按正交方法。

一、曲线梁桥力学特性曲线梁桥在竖向荷载作用下，由于曲率半径的影响，必然产生扭转，而扭转又导致挠曲变形，这样梁体不仅受弯矩作用，同时还受扭矩作用，这称之为弯扭藕合作用。弯扭耦合作用导致曲线箱梁桥具有以下几点力学特性。

（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。

（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采用全部采用抗扭支承、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、预应力束形成扭矩的影响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。

（四）其他构造设计1、横隔梁的设计曲线箱梁桥的横隔梁设置相当重要，如果设置内横隔梁不恰当，横断面的畸变引起的畸变应力可能会超过受弯正应力。设计时可采用腹板剪力法计算横梁内力，指导配筋，配筋应比直桥有所加强，满足工程精度要求。腹板剪力法就是把支点反力看做是腹板剪力作用给横梁造成的，按照结构力学计算横梁内力。

2、横向挡块设计为限制曲线梁桥的梁体径向爬移，可在墩顶设置限位横向挡块的办法来解决。

3、预留封锚段长度的设计当连续几联现浇箱梁施工时，联与联之间预留封锚段长度不宜过大，但需满足预应力钢束的张拉空间要求，实际工程中尽量采用张拉行程小的轻量化千斤顶，以减小张拉所需空间，预应力钢束采用多次张拉，并分次剪除伸长量，以便在较小的预留封端长度内完成张拉工序。

4、防崩钢筋设计直线桥中预应力钢束除锚固区域有部分平弯外，其它位置一般只是竖弯，而曲线桥钢束始终都有平弯，在预应力钢束水平径向力作用下，预应力钢束可能压破混凝土保护层而崩出，曲线平面内、外管道的最小混凝土保护层厚度除满足规范要求外，在曲线桥设计时一般在梁中配置U 形防崩钢筋，箍筋仍以抗剪抗扭来设计，防崩钢筋采用直径 12 以上的带肋螺旋筋焊接在箍筋上，通常40～60 cm 布置一道。

结语综上，小半径曲线梁桥的设计比较复杂，其温度效应、预应力效应、活载的影响面加载都不同于直线桥梁的计算。但通过高精度的分析计算，可以较为准确地掌握其结构的受力行为。针对其不同于直线梁的受力特点，在设计中采用相应的有效措施，是可以设计出较为可靠且经济适用的曲线桥梁的。

曲线桥墩台中心坐标计算与直线桥相比，曲线桥墩台中心坐标的计算要复杂的多，涉及的内容也较多，下面就有关内容分述如下。1、梁和桥台在曲线上的布置形式桥梁位于曲线上，线路中线为具有一定半径的圆曲线或缓和曲线，而预制梁的中线为直线，这就要求梁中线必须随着线路中线的弯曲形成与线路曲线基本相符的连续折线。这条连续折线称为曲线桥梁的工作线，其顶点为相邻两梁中线的交点，相邻两交点之间的水平距离，称为交点距，亦称墩中心距或跨距，以L表示。在曲线桥上，桥梁工作线为折线，线路中线为曲线，两者并不重合，列车通过时，桥梁必然承受偏心荷载。为了使桥梁承受较小的偏心荷载，桥梁设计中，每孔梁中心线的两个端点并不位于线路中心线上，而必须将梁的中线向曲线外侧移动一段距离。根据跨长及曲线半径，梁中线向曲线外侧所移动的距离，可以等于以梁长为弦线的中矢值，此布置方式称为切线布置。也可以等于该中矢值的一半，称为平分中矢布置。两种布置形式比较，平分中矢布置较为有利，铁路曲线桥基本上都采用这种布置形式。桥台在曲线上的布置形式与梁稍有不同，如果将桥台的中心线和与其相邻的梁跨中线布置在同一条直线上，则台尾中心必然偏离到线路中线的外侧。设其偏距为d，如果d≤10cm时，则桥台就采用这种布置形式；否则，应旋转桥台，使台前的偏距与相邻梁跨的偏距相同，台尾的偏距为0。前者布置形式称为直线布置，后者称为折线布置。当采用折线形式布置桥台时，台尾偏角可能会出现负值，如果出现这种情况，则台前和台尾采用相同的偏距。2、偏距E的计算在曲线桥上，梁的中线由弦线位置，向曲线外侧移动的一段距离称为偏距，并以E表示。由于曲线半径很大，相邻两跨梁中线的偏转角很小，故可以认为偏距E就是桥梁工作线各转折点相对线路中线外移的距离。在圆曲线上，切线布置的梁，其偏距为：若为平分中矢布置，其偏距为：在缓和曲线上，切线布置的梁，其偏距为：若为平分中矢布置，则偏距为：式中，L为交点距、R为圆曲线半径、为ZH（或HZ）至计算点的距离、为缓和曲线长。曲线桥梁设计中，桥墩的中心选在桥梁工作线的转折点上，其纵轴线位于工作线转折角的角平分线上，横轴线与纵轴线垂直。由偏距的计算公式可以看出，当相邻两孔梁的跨距不等，或虽然跨距相等，但位于缓和曲线上时，所求得的偏距E值不等，导致相邻两孔梁中线的交点不在两孔梁的正中间，这就造成两孔梁在墩上不能对称放置。为了避免这种情况的发生，规定了当相邻梁跨都小于16m时，按较小跨度梁的要求计算偏距E值，而大于20m时，按较大跨度梁的要求计算偏距E值。3、交点距L的计算考虑到梁体的制造误差、架设误差、梁在受力后的伸长、温度变化对梁的影响、墩台施工误差和测量误差等，相邻两跨梁的梁端之间、桥台胸墙线与相邻梁端之间应留有一定的间隙。对于直线桥，梁端之间、梁端与桥台胸墙线之间彼此平行，其间隙称为直线桥的梁缝。对于曲线桥，相邻两跨梁的梁端之间、桥台胸墙线相信梁端之间不平行，规定曲线内侧的间隙不小于一个定值，该定值称为曲线桥的梁缝，由于梁缝和存在，使得交点距L并不等于梁的长度。式中，F为墩中心至相邻梁端的距离；α为规定的最小梁缝之半；B为梁的宽度；α为工作线转向角。4、桥梁偏角α的计算桥梁偏角α即曲线桥梁工作线的偏转角。桥梁在曲线上的布置，可以看成先将梁布置在线路上，此时相邻两梁中线转向角即为线路偏角；然后将梁向曲线外侧移动以满足受力要求，此时相邻两梁中线转向角即为桥梁偏角。梁向曲线外侧移动后，如果相邻三个交点的偏距值均相等，即梁体是相对平移的，则桥梁偏角的值与线路偏角的值相等；否则，桥梁偏角的值就为线路偏角的值和梁体两端位移不等产生的角值共同组成的。梁体两端位移不等产生的角值称为外移偏角，是由于外移的偏距不等而产生的。由此可见，桥梁偏角实际是由线路偏角和外移偏角组成的，设线路偏角为，外移偏角为，则桥梁偏角α为桥梁外移偏角根据交点距、偏距按下式计算