漠大線伴行公路曲線橋直做的平面布設方法

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

漠大線林區伴行公路曲線橋梁采用了曲線橋直做的空心板平面布設方法。該工程實踐表明，矢高平分法適合于曲線半徑大、橋梁長度短的情況下使用，具有上、下部結構尺寸統一的特點，方便設計與施工；墩臺平行布置法適合于路線線形指標高、橋梁孔數少的情況下使用，由于墩臺尺寸不一，設計施工時較為復雜；對于曲線半徑小、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支后連續結構形式。

曲線橋梁；平面布設；空心板；矢高

引言

中俄原油管道漠大線林區伴行公路全長421 km，大慶油田設計院承擔了一級、二級公路90.2 km、橋梁23座的設計工作。由于高等級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。若采用現澆結構類型，設計、施工方面難度加大，施工周期也相應增長。采用預制拼裝的空心板橋，具有結構簡單、施工方便，而且對地基承載力要求不高的特點，廣泛用于20 m及以內跨徑的大、中、小橋中。

針對漠大線林區伴行公路曲線橋梁采用了曲線橋直做的空心板平面布設方法。曲線橋直做的平面布置方法包括矢高平分法、墩臺平行布置法、扇形布置法和等偏角法等。這些布置方法主要針對下部墩臺的布置形式來定的，相應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，見圖1，橋梁設計時取矢高一半距離（h/2）向外側做弦線的平行線設置為橋梁中心線，見圖2，這種布置方法稱為矢高平分法。在K360+183、K372+058處的13 m預應力空心板橋設計時，是采用該方法進行布置的。在布置時，橋墩中心線與橋臺中心線相互平行，距離相等，空心板可以等長、等角度預制，方便施工。

圖1　曲線布置示意圖

圖2　矢高平分法示意圖

由于設計所用的板梁是直的，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，圓弧的矢高相對較小，跨徑長度內的圓弧矢高為

式中：h——圓弧矢高；

R——平曲線半徑；

Lq——橋梁跨徑總長。

矢高平分法適用于當道路中心線處橋梁跨徑總長范圍內的圓弧矢高h≤10 cm時的中小橋梁。當h=10 cm，對于常用的標準跨徑總長Lq，滿足矢高平分法布設的圓曲線半徑R。適用矢高平分法的最小圓曲線半徑見表1。

表1　適用矢高平分法的最小圓曲線半徑

2　墩臺平行布置法

根據平行線間的距離相等的原理，橋梁墩臺原則上從橋梁中心樁號向兩側平行布設，將橫橋向墩中心線和橋臺背墻線設置成一組平行線，使上部空心板等長度不變，這就是墩臺平行布置法。墩臺平行布置法適用于當道路中心線處橋梁跨徑總長范圍內的圓弧矢高h＞10 cm時的中、小橋梁。由于橋梁墩臺中心線與道路中心線的交角各不相同，導致各墩臺帽梁尺寸、柱距尺寸、支座位置也不一樣，下部結構設計時較為復雜，因此適用于曲線半徑較大、橋孔數少的情況。

工程實例：墩臺平行布置法示意圖見圖3，K369+294中橋上部為3孔13 m預應力混凝土空心板橋，下部為樁柱式墩臺，位于半徑R=1 500 m的圓曲線上，橋梁中心線左偏a=75°。按墩臺平行布置法布設，經計算0～3號墩臺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

為使橋梁下部墩臺設計較為簡單，尺寸統一，可采用扇形布置法或等偏角法。

平面布置時，橋梁墩臺原則上從橋梁中心樁號向兩側平行布設，各墩臺中心線與線路的交角相同。

對于正交橋梁（交角為90°），墩臺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，見圖4。

圖4　扇形布置法示意圖

對于斜交橋梁，墩臺中心線先按圓曲線徑向布設后，再旋轉為橋梁的偏角，這種布設方法稱為等偏角法，見圖5。

上述兩種方法實際上是一種方法，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道路中心線處橋梁跨徑總長范圍內的圓弧矢高h＞10 cm時的大、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，曲線外側的跨徑大于橋梁中心線處的跨徑，曲線內側的跨徑小于橋梁中心線處的跨徑。

設Lb為橋梁中心線處標準跨徑的梁長，R為橋梁中心線的曲線半徑，Bi為橋寬范圍內任一點至中心線的距離，則對應Bi點的跨徑長度Li=Lb± Lb（Bi/R）。設計時中心線外側取正值，中心線內側取負值。

如果上部結構采用標準跨徑的空心板時，一種方式是設計橋墩蓋梁為凸型，在蓋梁上加楔形塊對梁長進行增補，另一種是采用先簡支后連續結構形式，在濕接縫處對梁長進行增補。

4　結語

（1）矢高平分法適合于曲線半徑大、橋梁長度短的情況下使用，具有上、下部結構尺寸統一的特點，方便設計與施工。

（2）墩臺平行布置法適合于路線線形指標高、橋梁孔數少的情況下使用，由于墩臺尺寸不一，設計施工時較為復雜。

（3）對于曲線半徑小、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支后連續結構形式。

（4）在進行曲線橋直做的橋梁設計時，應結合路線線形、橋梁跨徑及孔數、橋寬等方面綜合考慮，做出深入、細致的方案比較，選擇合適的橋梁布置形式，可以采用單一的布設方法，也可以幾種方法相結合使用。

［1］寧苑霞.曲線橋梁的設計方法及施工特點分析［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