低等級公路中小跨徑斜交橋梁設(shè)計

劉賀強(qiáng)

(吉林市市政設(shè)計研究院有限責(zé)任公司天津一分公司)

在公路橋梁設(shè)計過程中，會遇到很過彎坡或者斜橋的設(shè)計和規(guī)劃，對于斜橋來說，其受力的情況相對比較復(fù)雜。所以，對于這方面的計算也是相當(dāng)復(fù)雜的。在實際的運算過程中，一般都是采用一些數(shù)值進(jìn)行分析，很難采用精確的理論來解釋。對于斜橋設(shè)計的計算方法主要有有限條法以及構(gòu)造差異的方法等等。因為每一個斜橋的布置的構(gòu)造不相同，所以，也只能采用不同的計算方法。

1 低等級公路中小跨徑斜交橋梁的情況

在低級公路中，對于斜橋來說，一般情況下，由于跨比比較寬，抗擊彎度的不同，還有需要傾斜的角度的不同以及支撐條件也各不相同，在進(jìn)行橫向分配的時候就會顯得相對比較復(fù)雜。斜板的特性主要是荷重傳遞所具有的支撐點的距離比較短或者是用最短的距離進(jìn)行分配，我們可以運用這個特征，主要的彎矩的方向與橋軸的方向無關(guān)，相關(guān)是中間的部位，這個中間的部位是譙周與支撐的直角方向。事實上，對于一些斜交橋來說，不但是有縱向的彎矩，在其他地方也有很大的彎矩。尤其是在鈍角那個方向來說，彎矩也比較大，與跨度內(nèi)的彎矩相比，這個負(fù)彎矩要大的多。所以，對于主鋼筋來說，要面臨著布局在鈍角區(qū)域的分角線的一個垂直的方向，對于這個負(fù)彎矩來說，a角的增大，這個角也在不斷的增大，就他們的分布范圍來說，都在一個鈍角的位置局限著，并且逐漸的消減。最大跨內(nèi)彎矩比同等大小的正橋為小，MS1/2/2＜M1/2。在這個公式中，MS1/2是這個斜交橋的跨中主要的彎矩，M1/2是這個正交板橋的主要彎矩。主要是由于在設(shè)計鈍角的位置的時候，存在一定的負(fù)彎矩，這樣一來，跨中的正彎矩就能一點點的卸載，所以，這個結(jié)論的得出是有著一定的依據(jù)的，也是必然的。并且角度愈大，則MS1/2愈小。而這個角度為零時，兩者相等，對于斜板橋來說，斜板橋的跨度一般都不大，在中間的部門與主彎矩相比，方向與與M1的方向不遠(yuǎn)，而自由邊處的主彎矩方向則與自由邊和邊支撐垂線夾角的中間方向相接近，也即自由邊的彎矩方向由跨中逐漸向自由邊方向偏轉(zhuǎn)。

與正橋不一樣，斜橋的彎曲值主要在橋梁的中間集中，尤其是在在靠近鈍角的那個部分集中，形狀也不是對稱的，對于這個橋來說，斜的角度越小，就與這個鈍角的位置就越靠近。對于斜交板來說，在反方向的支撐力不是很均勻，對于鈍角的方向來說，反力可能比正交橋大很多。而在鈍角那個方位，反方向的力就會越變越小，在一定情況下，出現(xiàn)負(fù)值也不足為奇。斜板橋有著比較發(fā)雜的扭矩，正負(fù)扭矩交替產(chǎn)生，主要是在沿板的自由邊以及支承邊上。同時支承邊處將承受相當(dāng)數(shù)量的扭矩。隨著斜交的角度不斷的變小，在主梁的主要彎矩在不斷的減少，對于橫梁來說，隨著板橋彎矩的不斷增大，對于斜交的變化就越發(fā)的敏感，在主梁，其彎矩也在不斷的減少，橫向的彎矩就會越來越大。對于這些因為抗扭剛度引起的影響，對于邊梁來說，就是比較明顯的，而在中部的位置卻顯得比較少。在斜交板的整個平面內(nèi)，進(jìn)行位置移動和轉(zhuǎn)動的時候是比較重要的，這樣做的主要原因是溫度不是一成不變的，一旦溫度發(fā)生了變化，混凝土也會發(fā)生變化，產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，再加上制動力和地震的力度等方面的原因引起的。在實際應(yīng)用中，我們可以發(fā)現(xiàn)，斜交板會發(fā)生一定的爬行的現(xiàn)象，這樣的橫向斜邊以及在比較長的對角線上進(jìn)行延長，還會發(fā)生橫向的位置移動，在移動的數(shù)值到達(dá)一定值的時候，在鈍角的位置出現(xiàn)破損現(xiàn)象在所難免，橋臺地方也不例外。因此，我們在建設(shè)斜交橋的時候，橫向方面也要考慮到位置的移動數(shù)量，及時采取措施，防止位置移動的發(fā)生。。

2 低等級公路中小跨徑斜交橋梁設(shè)計中斜板的計算

因為在低等級公路中小跨徑斜交橋梁設(shè)計中斜板的受力面積與橋梁之間的跨比比較寬，并且這個受力狀態(tài)與橋的斜交的角度有很大的關(guān)系。在《橋規(guī)》中有著明確的規(guī)定:當(dāng)斜度小于或等于15°的時候，有的國家可能規(guī)定為20°的時候，按正交板橋計算，其計算跨徑可取板的斜長;當(dāng)斜度大于15°時按斜交板橋計算，取斜交板橋的斜長作為計算跨徑，然后作為正橋來進(jìn)行計算。就按一個二級公路的斜橋為主要例子進(jìn)行計算，計算彎矩的時候，選擇混凝土的時候，最好能選擇那些鋼筋布置在主要彎矩的方向，這是最理想的狀態(tài)，但是實際生活中，這種狀態(tài)不夠好遇見，事實上也沒必要。取斜交板橋的斜長作為計算的跨徑，然后作為正橋來進(jìn)行這個公式的計算，對于斜交角度先可以不計算在內(nèi)，主要運用鉸結(jié)的方法，主要是依據(jù)一個橫向分配的原則來進(jìn)行線路的計算，對于正橋的設(shè)計的彎矩可以為A，需要對于斜交的角度的影響進(jìn)行充分的考慮在內(nèi)，計算彎扭參數(shù)r值，Ka為斜角的折減系數(shù)，在斜交板的跨中設(shè)計計算的一個最大的彎矩為A max=Ka-A。

對于斜橋來說，在計算支點的時候，或者進(jìn)行橫向的分布計算的時候，這兩個都需要采取一個影響混合橫向分布的辦法，主要的步驟可以分為:首先，先進(jìn)行繪制坐標(biāo)，不要計算斜交角，主要是對應(yīng)的一些正橋的橫向分布線坐標(biāo)的繪制，其次，還要繪制這個方面的影響線，在每一個板處的縱向坐標(biāo)進(jìn)行計算，最后進(jìn)行修正的時候利用杠桿的一個原理，從而得到一個支點的一個混合的橫向分布的影響線。提出的這個影響線，首先就要進(jìn)行不利方面的加載。那么這個加載要先對這個混合的影響線進(jìn)行，盡最大可能的滿足其中可能會產(chǎn)生的一些不利影響。進(jìn)行支點剪力時的跨中的計算，除此之外，還要計算支點橫向分布系數(shù)N支及N中加載縱向剪力影響線，這樣才能計算支點剪力。對于跨中的剪力來說，是隨著斜角的增大而不斷的變大，這主要是因為斜板的一個扭曲程度與彎矩的這個梯度的增大所導(dǎo)致的結(jié)果。但是我們還要考慮到一個問題就是，在進(jìn)行跨中剪力的時候不能控制設(shè)計，因此，我們在繼續(xù)計算的時候，需要選擇一些相似的正橋的荷載的橫向分布影響線，這樣在計算正橋的跨中剪力的數(shù)值就顯得比較容易，再乘以遞增的系數(shù)。斜橋跨中的的一個最大的彎矩與在跨中截面無關(guān)，只是斜度有著很大的關(guān)系。斜角越大，向鈍角方向偏移也越多。

在實際生活中，對于低等級公路中小跨徑斜交橋梁設(shè)計來說，在設(shè)計成的跨中是比較對稱的，在實踐中，可以在偏安全的在跨中保留一個水平的段。對于較重要的橋梁，八分點截面處尚需以不折減的彎矩值作比較。來確定設(shè)計最大彎矩值。根據(jù)上文的分析，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路建設(shè)也在日新月異的發(fā)展，尤其是一些特別的公路，或者要求比較高的公路，會有較高的技術(shù)指標(biāo)要求。我們可以看出在進(jìn)行低等級公路中小跨徑斜交橋梁設(shè)計的時候，因為斜橋的負(fù)載的一個橫向的分布，還有在受力狀態(tài)等方面與正橋有著一定的不同之處，在設(shè)計計算的時候就不能與正橋相同。所以，在這些低等級公路中小跨徑斜交橋梁設(shè)計中要充分把握適當(dāng)?shù)臉?gòu)造方式，選擇合適的設(shè)計計算方法，這樣才能保證等級公路中小跨徑斜交橋梁建設(shè)的合理性和安全可靠性。

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