關(guān)于小半徑曲線橋梁的設(shè)計問題分析

倪興旺 倪玲 田彬

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司 貴州 貴陽 550008）

關(guān)于小半徑曲線橋梁的設(shè)計問題分析

倪興旺 倪玲 田彬

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司 貴州 貴陽 550008）

隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，使我國的道路建設(shè)也逐漸興起，其中最為典型的是市政道路工程的創(chuàng)建，并且由于該類型的道路屬于封閉式的交通建筑，在將其與其它道路相對接時一般會利用互通式的立交形式完成，這就使得該形式中的小半徑曲線橋梁設(shè)計受到越來越多人的關(guān)注。主要是由于對小半徑曲線橋梁的合理控制能有效的減少橋梁塌陷事故的發(fā)生率，為此采用針對性的設(shè)計方案有著重要的意義。本文將以貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋的建設(shè)為例，進一步探討小半徑曲線橋梁的設(shè)計問題。

小半徑曲線橋梁；設(shè)計問題；箱梁抗扭

通常情況下，橋梁支座是作為連接橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件而存在的，該支座不僅需要傳遞較高的荷載作用，同時還需要確保橋梁的結(jié)構(gòu)存在一定的位移情況。在實際的市政道路建設(shè)過程中，小半徑曲線橋梁支座的脫空狀況已經(jīng)成為常見故障，當該支座出現(xiàn)脫空狀況后，其原本需要承擔的上部結(jié)構(gòu)的荷載會隨之被轉(zhuǎn)送到與之相鄰的支座中，從而使臨近的支座由于局部壓力的突增而被破壞。與此同時，橋梁的主梁在受到反復荷載作用時，會產(chǎn)生振動現(xiàn)象，從而使橋梁的性能受到影響，進而使主梁的穩(wěn)定性被降低[1]。因此采取合理的措施進行處理有著重要的影響，現(xiàn)結(jié)合貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋的建設(shè)進行具體分析。

1　工程簡介

貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋全橋共設(shè)三聯(lián)，橋型布置為：（22.3+22.3+22.3+20.3+22.3）+4×20+4× 20m現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁，第一聯(lián)采用預應力混凝土結(jié)構(gòu)，第二、三聯(lián)采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。起始樁號K0+362.565，終點樁號K0+642.065，全長279.5m。本橋平面位于R=120m的左偏圓曲線上，橋面橫坡為單向-2%，縱斷面位于R=1600m的豎曲線上（如圖1）。

圖1　橋型布置圖

上部箱梁為單箱雙室截面。全橋采用1.6m梁高。標準頂板寬度11m，標準底板寬度6m，箱梁頂板厚度25cm，底板厚度25cm，腹板厚度50cm（局部變厚度為50～80cm），翼緣板懸臂標準長度2m，邊腹板傾斜布置，橫向傾斜水平距離50cm。下部橋臺采用重力式U行橋臺，承臺樁基礎(chǔ)。橋墩采用花瓶墩及矩形獨柱墩，承臺樁基礎(chǔ)（如圖2）。

2　橋梁建設(shè)中支座脫落的問題以及處理措施

在該市政道路工程的小半徑曲線橋梁設(shè)計過程中為避免出現(xiàn)支座脫落的問題，需要采取合理的方式進行處理，即首先需要依據(jù)實際該工程中大橋的實際情況對其進行反復驗算，并通過3.0版本的橋梁博士系統(tǒng)，對其利用曲梁網(wǎng)絡的方式進行單位的劃分，以進行縱梁的模擬。[2]為預防在該橋梁的建設(shè)過程中出現(xiàn)支座脫空的現(xiàn)象，在進行設(shè)計過程中需要注意以下幾個問題：

（1）橫向的兩個支座不能再將橋梁中的中心線當做是對稱的中心點，應該依據(jù)實際的空間計算結(jié)果對其橫向偏心距進行安置，需要注意的是單獨依靠偏心距不能完全對支座脫空的實際情況進行處理，其中尤以一聯(lián)長度過長的橋梁最為顯著，注意是由于當該匝道橋梁中平面線位置的變化較為復雜時，極容易引發(fā)相關(guān)的問題，為此需要認真的對待并處理。

（2）因為橋梁孔徑布局的制約，使小半徑曲線連續(xù)橋梁出現(xiàn)跨經(jīng)度比較大的情況，為此需要在利用預應力結(jié)構(gòu)的情況下，讓各橋墩能夠最大程度上使用雙支點，如果工程建設(shè)中必須要使用單支點時，應該盡可能的將連續(xù)梁中的單支點數(shù)量控制在一定的范圍內(nèi)。

（3）針對橋梁建設(shè)的實際情況可以通過減少設(shè)置抗拉支座方式降低其脫落的幾率，同時利用加大橋臺或者過渡墩中支座橫向間隔的方式進行防護。

（4）對于橋梁設(shè)計中的彎橋設(shè)計，一般會通過現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的方式進行建筑，在此過程中會對橋梁縱向一聯(lián)的總產(chǎn)度進行選擇，為確保不會造成支座脫空的問題，需要將該長度控制在一定的范圍內(nèi)，通常最長以80m最佳。

（5）針對端支點以外其余部位均以單支點形式存在的小半徑曲線橋梁，需要通過相應的構(gòu)造措施讓內(nèi)側(cè)支座脫落的情況得以有效的緩解，通常情況下可以通過對預應力的調(diào)整、拉力支座的設(shè)計以及加大端支座間距的方式進行處理。

圖2　平面布置圖

3　橋梁建設(shè)中曲線橋箱梁抗扭問題以及處理措施

在市政道路工程中，大橋的橋梁建設(shè)過程都會受到彎、剪作用力效果的影響，為此在對橋梁的設(shè)計過程中需要使其上、下結(jié)構(gòu)能夠形成有助于作用力的措施。其中曲線梁橋中的相關(guān)結(jié)構(gòu)的受力情況與變形情況有著一定的聯(lián)系，當其彎扭的剛度越大時，相應的扭轉(zhuǎn)變形程度也就越大。為此，在滿足曲線梁橋豎向變形的同時，需要確保能盡量縮小其抗彎的剛度，并增添抗扭強度。因為在實際的曲線橋梁建設(shè)過程中，一般會采用高度偏低的梁和抗扭慣性矩離比較大的箱形截面，一如本橋梁中的關(guān)梁高和抗扭慣距的設(shè)計。

為最大程度上縮小由于曲線橋梁讓其梁體受扭時對上、下結(jié)構(gòu)造成的不良影響，可以從以下幾個方面對其進行調(diào)整，從而讓橋梁受力平衡[3]：

（1）通過調(diào)整橋梁中單獨橋柱中支撐偏心值的方式使主梁的受力被改變，從而減輕該項對于扭轉(zhuǎn)距的影響。

（2）利用對預應力筋中的徑向偏心距實現(xiàn)抵消曲梁內(nèi)部由于截面過大造成的扭矩現(xiàn)象，這對于調(diào)整主梁的受力狀況有著一定的影響。通常情況下當預應力曲線出現(xiàn)向外偏轉(zhuǎn)的狀況一般是由于其結(jié)構(gòu)特征而引起的。由預應力而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)分布一般會在其自重以及恒載的作用力下出現(xiàn)不同的分布規(guī)律，為使該差異扭矩分布規(guī)律得以調(diào)整，可以通過在其曲線梁中軸線的兩側(cè)利用不同預應力的鋼束和錨對其進行控制，并以此形成預應力中的偏心，從而通過內(nèi)扭矩對曲線梁的扭矩分布進行調(diào)整[4]。

4　結(jié)語

在實際小半徑曲線橋梁設(shè)計過程中，會受到例如預應力設(shè)置不起當、溫度效應的考慮不周全等因素的影響，造成這些問題的主要原因是由于設(shè)計人員對其小半徑曲線橋梁的受力特征不夠重視，并且沒有依照三維受力的情況進行綜合的分析。本文中通過貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋的介紹，結(jié)合在小半徑曲線橋梁設(shè)計過程中會遇到的問題進行分析，進一步探究其解決措施。

[1]侯林平，王福敏，王豐華.小半徑曲線橋梁設(shè)計方法分析[J].中國水運（下半月刊），2011（01）：179～180.

[2]周紅成.小半徑曲線梁橋的設(shè)計選型與結(jié)構(gòu)分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（21）：191～192.

[3]鄭興富.小半徑曲線橋梁設(shè)計問題的分析[J].北方交通，2012（05）：88～ 90.

[4]馮興奎.試論互通區(qū)小半徑曲線橋梁設(shè)計[J].科技致富向?qū)В?011（05）：236.

U445

A

1673-0038（2015）36-0295-02

2015-8-19

倪興旺（1984-），男，貴州遵義人，橋梁工程師，碩士研究生，從事橋梁設(shè)計工作。