漠大線伴行公路曲線橋直做的平面布設(shè)方法

黃子忠徐　浩

1大慶油田工程有限公司　2大慶油田采油五廠

漠大線伴行公路曲線橋直做的平面布設(shè)方法

黃子忠1徐浩2

1大慶油田工程有限公司2大慶油田采油五廠

漠大線林區(qū)伴行公路曲線橋梁采用了曲線橋直做的空心板平面布設(shè)方法。該工程實(shí)踐表明，矢高平分法適合于曲線半徑大、橋梁長(zhǎng)度短的情況下使用，具有上、下部結(jié)構(gòu)尺寸統(tǒng)一的特點(diǎn)，方便設(shè)計(jì)與施工；墩臺(tái)平行布置法適合于路線線形指標(biāo)高、橋梁孔數(shù)少的情況下使用，由于墩臺(tái)尺寸不一，設(shè)計(jì)施工時(shí)較為復(fù)雜；對(duì)于曲線半徑小、橋孔多的情況，宜采用扇形布置法和等偏角法，但采用凸型蓋梁，由于蓋梁較寬并不美觀，因此建議上部采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)形式。

曲線橋梁；平面布設(shè)；空心板；矢高

引言

中俄原油管道漠大線林區(qū)伴行公路全長(zhǎng)421 km，大慶油田設(shè)計(jì)院承擔(dān)了一級(jí)、二級(jí)公路90.2 km、橋梁23座的設(shè)計(jì)工作。由于高等級(jí)公路上的橋梁線型要服從道路線型，所以這23座橋梁有5座是位于平曲線的曲線橋梁。若采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)類型，設(shè)計(jì)、施工方面難度加大，施工周期也相應(yīng)增長(zhǎng)。采用預(yù)制拼裝的空心板橋，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，而且對(duì)地基承載力要求不高的特點(diǎn)，廣泛用于20 m及以內(nèi)跨徑的大、中、小橋中。

針對(duì)漠大線林區(qū)伴行公路曲線橋梁采用了曲線橋直做的空心板平面布設(shè)方法。曲線橋直做的平面布置方法包括矢高平分法、墩臺(tái)平行布置法、扇形布置法和等偏角法等。這些布置方法主要針對(duì)下部墩臺(tái)的布置形式來(lái)定的，相應(yīng)的上部空心板梁布置方法也不盡相同。

1　矢高平分法

曲線段橋梁所在的道路中心線是圓弧，h為這段圓弧矢高，見(jiàn)圖1，橋梁設(shè)計(jì)時(shí)取矢高一半距離（h/2）向外側(cè)做弦線的平行線設(shè)置為橋梁中心線，見(jiàn)圖2，這種布置方法稱為矢高平分法。在K360+183、K372+058處的13 m預(yù)應(yīng)力空心板橋設(shè)計(jì)時(shí)，是采用該方法進(jìn)行布置的。在布置時(shí)，橋墩中心線與橋臺(tái)中心線相互平行，距離相等，空心板可以等長(zhǎng)、等角度預(yù)制，方便施工。

圖1　曲線布置示意圖

圖2　矢高平分法示意圖

由于設(shè)計(jì)所用的板梁是直的，道路中心線與橋中心線并不吻合，這就要求圓曲線半徑足夠大，圓弧的矢高相對(duì)較小，跨徑長(zhǎng)度內(nèi)的圓弧矢高為

式中：h——圓弧矢高；

R——平曲線半徑；

Lq——橋梁跨徑總長(zhǎng)。

矢高平分法適用于當(dāng)?shù)缆分行木€處橋梁跨徑總長(zhǎng)范圍內(nèi)的圓弧矢高h(yuǎn)≤10 cm時(shí)的中小橋梁。當(dāng)h=10 cm，對(duì)于常用的標(biāo)準(zhǔn)跨徑總長(zhǎng)Lq，滿足矢高平分法布設(shè)的圓曲線半徑R。適用矢高平分法的最小圓曲線半徑見(jiàn)表1。

表1　適用矢高平分法的最小圓曲線半徑

2　墩臺(tái)平行布置法

根據(jù)平行線間的距離相等的原理，橋梁墩臺(tái)原則上從橋梁中心樁號(hào)向兩側(cè)平行布設(shè)，將橫橋向墩中心線和橋臺(tái)背墻線設(shè)置成一組平行線，使上部空心板等長(zhǎng)度不變，這就是墩臺(tái)平行布置法。墩臺(tái)平行布置法適用于當(dāng)?shù)缆分行木€處橋梁跨徑總長(zhǎng)范圍內(nèi)的圓弧矢高h(yuǎn)＞10 cm時(shí)的中、小橋梁。由于橋梁墩臺(tái)中心線與道路中心線的交角各不相同，導(dǎo)致各墩臺(tái)帽梁尺寸、柱距尺寸、支座位置也不一樣，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)較為復(fù)雜，因此適用于曲線半徑較大、橋孔數(shù)少的情況。

工程實(shí)例：墩臺(tái)平行布置法示意圖見(jiàn)圖3，K369+294中橋上部為3孔13 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，下部為樁柱式墩臺(tái)，位于半徑R=1 500 m的圓曲線上，橋梁中心線左偏a=75°。按墩臺(tái)平行布置法布設(shè)，經(jīng)計(jì)算0～3號(hào)墩臺(tái)中心線與路線的交角分別為：a0=74.256°、a1=74.752°、a2=75.248°、a3=75.744°。

圖3　墩臺(tái)平行布置法示意圖

3　扇形布置法和等偏角法

為使橋梁下部墩臺(tái)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，尺寸統(tǒng)一，可采用扇形布置法或等偏角法。

平面布置時(shí)，橋梁墩臺(tái)原則上從橋梁中心樁號(hào)向兩側(cè)平行布設(shè)，各墩臺(tái)中心線與線路的交角相同。

對(duì)于正交橋梁（交角為90°），墩臺(tái)中心線為圓曲線的徑向線，呈扇狀分布，因此稱為扇形布置法，見(jiàn)圖4。

圖4　扇形布置法示意圖

對(duì)于斜交橋梁，墩臺(tái)中心線先按圓曲線徑向布設(shè)后，再旋轉(zhuǎn)為橋梁的偏角，這種布設(shè)方法稱為等偏角法，見(jiàn)圖5。

上述兩種方法實(shí)際上是一種方法，只是扇形布置法是等偏角法的一種特例。扇形布置法和等偏角法適用于當(dāng)?shù)缆分行木€處橋梁跨徑總長(zhǎng)范圍內(nèi)的圓弧矢高h(yuǎn)＞10 cm時(shí)的大、中橋梁［1］。

圖5　等偏角布置法示意圖

由于等偏角布置受曲線的影響，曲線外側(cè)的跨徑大于橋梁中心線處的跨徑，曲線內(nèi)側(cè)的跨徑小于橋梁中心線處的跨徑。

設(shè)Lb為橋梁中心線處標(biāo)準(zhǔn)跨徑的梁長(zhǎng)，R為橋梁中心線的曲線半徑，Bi為橋?qū)挿秶鷥?nèi)任一點(diǎn)至中心線的距離，則對(duì)應(yīng)Bi點(diǎn)的跨徑長(zhǎng)度Li=Lb± Lb（Bi/R）。設(shè)計(jì)時(shí)中心線外側(cè)取正值，中心線內(nèi)側(cè)取負(fù)值。

如果上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑的空心板時(shí)，一種方式是設(shè)計(jì)橋墩蓋梁為凸型，在蓋梁上加楔形塊對(duì)梁長(zhǎng)進(jìn)行增補(bǔ)，另一種是采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)形式，在濕接縫處對(duì)梁長(zhǎng)進(jìn)行增補(bǔ)。

4　結(jié)語(yǔ)

（1）矢高平分法適合于曲線半徑大、橋梁長(zhǎng)度短的情況下使用，具有上、下部結(jié)構(gòu)尺寸統(tǒng)一的特點(diǎn)，方便設(shè)計(jì)與施工。

（2）墩臺(tái)平行布置法適合于路線線形指標(biāo)高、橋梁孔數(shù)少的情況下使用，由于墩臺(tái)尺寸不一，設(shè)計(jì)施工時(shí)較為復(fù)雜。

（3）對(duì)于曲線半徑小、橋孔多的情況，宜采用扇形布置法和等偏角法，但采用凸型蓋梁，由于蓋梁較寬并不美觀，因此建議上部采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)形式。

（4）在進(jìn)行曲線橋直做的橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合路線線形、橋梁跨徑及孔數(shù)、橋?qū)挼确矫婢C合考慮，做出深入、細(xì)致的方案比較，選擇合適的橋梁布置形式，可以采用單一的布設(shè)方法，也可以幾種方法相結(jié)合使用。

［1］寧苑霞.曲線橋梁的設(shè)計(jì)方法及施工特點(diǎn)分析［J］.交通科技，2005（3）：67-68.

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.016

2015-04-07