預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)梁在曲線上的布置

呂春英

0 引言

隨著祖國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在國內(nèi)掀起了基本建設(shè)大高潮，國內(nèi)高速鐵路、高速公路迅速發(fā)展。在鐵路、公路建設(shè)過程中，體現(xiàn)多、快、好、省的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)梁受到廣泛運用，標(biāo)準(zhǔn)梁由于有現(xiàn)成的圖紙及成熟的施工經(jīng)驗，施工方便快捷且質(zhì)量得以保證，在鐵路、公路建設(shè)中得到大量應(yīng)用。

在曲線上，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)梁如何布置，既能滿足標(biāo)準(zhǔn)梁設(shè)計的受力及線路線形要求，又能滿足行車舒適度要求，在此作一個簡單的介紹。

1 工程概況

京滬高速鐵路濟南黃河大橋是京滬高速鐵路跨越黃河的重要通道，濟南黃河大橋全長5 143.4 m?？缭近S河的主橋采用等高度剛性梁柔性拱方案，跨越南臨黃大堤和北展大堤采用80 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其余引橋均采用32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁?？傮w設(shè)計橋式為(1×32 m)簡支箱梁+(54+80+54)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+108×32預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁+(112 m+ 3×168 m+112 m)剛性梁柔性拱主橋+(44+80+44)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(10×32 m)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁。

2 橋梁總體平面布置

橋梁總體設(shè)計時，以京滬左線(下行線)中心線為橋梁中心線(雙線鐵路，兩線中心距5 m)。橋梁中心線在南、北臨黃大堤之間部分按直線布置，過北臨黃大堤后，設(shè)置了8 000 m半徑的圓曲線、470 m長的緩和曲線(曲線長1 294.565 m，布置41跨32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁)，然后向北以直線過渡至北分界線。橋梁在臨黃大堤處以7 000 m半徑的圓曲線、670 m長度的緩和曲線(曲線長403.363 m(設(shè)計范圍內(nèi))，(44+80+44)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁一部分在曲線上，另外布有10跨32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁)至南分界線，如圖1所示。

3 鋼筋混凝土梁橋及預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋布置原則

3.1 梁的布置

1)為了使標(biāo)準(zhǔn)梁在曲線上受力盡量接近均衡，曲線上橋梁中心線一般均采用平分中矢布置，如圖2所示。

2)兩跨梁間內(nèi)側(cè)最外邊緣最小空隙，視其梁跨度不等而取不同值。

3)在曲線上的梁布置方法采用f1=f/2～0之間任何數(shù)值時，不需要驗算其梁的強度，否則必須根據(jù)其相應(yīng)的超載系數(shù)，驗算內(nèi)外梁的強度。

3.2 墩中心位置

1)兩邊梁等跨時，墩中心位于兩相鄰梁跨中心線的交點上，橋墩橫向中心線為相鄰兩跨中心線的平分線。2)兩邊梁不等跨時，兩相鄰梁跨中心線的交點與橋墩中心線有一偏距。3)緩和曲線上梁的布置：橋梁跨越直緩點(ZH)時，直線端采用偏距E=0，緩和曲線端采用鄰跨的偏距E值橋梁跨越緩圓點(HY)時，則其兩端之偏距E值不等，一端以緩和曲線中矢公式計算，而另一端以圓曲線中矢公式計算。

4 濟南黃河橋32 m預(yù)應(yīng)力混凝土標(biāo)準(zhǔn)簡支箱梁

4.1 梁的布置

1)針對濟南黃河大橋總體布置，以南分界點為界，往北設(shè)置了約404 m曲線，以北分界點為界，往南設(shè)置了約1 300 m曲線。在曲線上濟黃橋采用等跨的32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁。將橋墩中心放在兩相鄰梁跨中心線的交點上。橋墩橫向中心線為相鄰兩跨中心線交角的平分線上(在圓曲線上該線與曲線半徑方向一致，而在緩和曲線上，該墩橫向中心線與曲線半徑方向有一偏角)。

為了使32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁上的受力盡量接近均衡，對位于圓曲線及緩和曲線上的橋梁，其梁的中心線均采用平分中矢法布置。在濟黃橋中，f1＞0，且f1＜f/2。

2)梁與梁間內(nèi)側(cè)最外邊緣最小空隙采用10 cm。

4.2 墩中心位置

在曲線上如何確定橋墩中心線，如何確定梁縫的寬度，應(yīng)考慮以下幾點：

1)考慮梁跨放置在曲線上，其弦線偏角引起的梁縫增值(Δ1)及梁體外移偏角引起的梁縫增值(Δ2)(在濟黃橋計算中，只考慮因弦線偏角引起的梁縫增值(Δ1)，Δ2=0)。Δ1的計算公式據(jù)橋墩在圓曲線上還是在緩和曲線上而有所不同。

2)考慮偏距E。濟南黃河大橋梁跨分別布置在兩段緩和曲線上(ls=470.073 m，l=669.88 m)，針對橋梁跨越直緩點(ZH)時，設(shè)計中直線端采用偏距E=0，而緩和曲線一端采用鄰跨的偏距E值，當(dāng)直線段較長時，則將整孔梁置于直線上時，那么鄰跨梁端的偏距E以本跨為準(zhǔn)。

而當(dāng)梁跨跨越緩圓點(HY)時，那么其梁兩端的偏距E值不相等，則梁的一端以緩和曲線中矢公式計算得出E值，另一端則以圓曲線中矢公式計算得出E值。

3)計算偏角α及全橋總偏角∑α值。

5 計算結(jié)果(僅列出其中一段曲線部分墩中心里程及偏角)

設(shè)計參數(shù)：

圓曲線半徑R=8 002.5，緩和曲線長ls=470.073 m，∑α= 354.331 6'。

ZH：ZK8+520.034。

HY：ZK8+990.107。

YH：ZK8+1 344.857。

HZ：ZK8+1 814.930。

采用平分中矢法，得出結(jié)果見表1。

表1 曲線段簡支箱梁墩位偏角表

6 結(jié)語

鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土標(biāo)準(zhǔn)簡支梁在曲線上應(yīng)用廣泛，在梁跨布置時，盡量采用等跨梁。當(dāng)采用平分中矢布置時，宜取f1=f/2～0之間值。在計算墩中心里程及其偏角時，正確理解及應(yīng)用各公式計算參數(shù)極為關(guān)鍵。針對各墩臺的偏角，一定要用公式對全橋總偏角進行校核，當(dāng)二者誤差在10″范圍內(nèi)，可不進行重新計算。

［1］ 鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊《橋梁設(shè)計通用資料》［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［2］ 王 杰.鋼筋混凝土梁橋加固改造技術(shù)探討［J］.山西建筑，2010，36(5)：303-304.