小半徑曲線范圍鐵路橋梁的布置及設(shè)計(jì)

甘肅綜合鐵道工程承包有限公司 甘肅蘭州 730000

摘要：針對小半徑曲線范圍鐵路橋梁設(shè)計(jì)而言，其構(gòu)造要求和受力上在一定程度上都要比常規(guī)的橋梁的上部結(jié)構(gòu)和墩臺的設(shè)計(jì)復(fù)雜。所以本文主要針對小半徑曲線范圍鐵路橋梁在設(shè)計(jì)過程布置設(shè)計(jì)等進(jìn)行論述，從而能夠讓相關(guān)的設(shè)計(jì)人員熟悉以及了解小半徑曲線鐵路橋梁的相關(guān)布設(shè)內(nèi)容，希望能夠給與同行業(yè)人員提供一定價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：小半徑；曲線范圍；鐵路橋梁；設(shè)計(jì)分析

引言

在一些車站以及樞紐站線，由于在一定程度上受到地形限制或者是拆遷成本等的制約，線路需要設(shè)置相對較小的曲線半徑。對于小半徑曲線的橋梁設(shè)計(jì)要考慮橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，小以及對梁縫進(jìn)行合理的控制和設(shè)計(jì)。一般情況下需要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，這樣做的目的不僅能滿足鐵路自身的正常運(yùn)營，同時還能夠滿足其養(yǎng)護(hù)需要。如果在設(shè)計(jì)的過程中存在著不合理問題，例如：無法進(jìn)行架梁或者是梁體傾覆等一系列比較重大的事故，這就需要我們對小半徑曲線范圍內(nèi)的橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行較為系統(tǒng)的認(rèn)識以及了解，只有這樣才能夠讓橋梁在設(shè)計(jì)的過程中不僅具有合理性、安全性，同時也具有科學(xué)性。

一、單線橋梁在曲線上的布置原則

1、梁的布置：為了使梁上受力接近均衡，曲線上橋梁的中心線（梁的中心線）一般均采用平分中失（f）法或切線法布置（圖1-1），視其跨度及所在曲線半徑來確定。

梁與梁間及梁與臺間內(nèi)側(cè)道碴槽最外邊緣的最小空隙即梁縫，當(dāng)跨度L≤16m時為6cm；當(dāng)跨度L≥20m時為10cm；不等跨時采用10cm，當(dāng)不等跨均小于16m時，采用6cm。

在坡道上的梁應(yīng)考慮坡道布置對空隙的影響；大跨度梁尚應(yīng)考慮預(yù)留拱度和荷載（恒載、遠(yuǎn)期活載、沖擊力等）引起梁的伸縮。

在曲線上的梁布置辦法采用f1=f/2～0之間的任何數(shù)值時，不需要檢算梁的強(qiáng)度。如采用0>f1>f/2，則必須根據(jù)其相應(yīng)的超載系數(shù)，驗(yàn)算內(nèi)外梁的強(qiáng)度。在不等跨梁的配合中，比較合理的曲線布置，按大跨梁要求來確定偏距E值。對于跨度L≤16m的梁，一般中失很小，如按小跨的要求確定E值，則大跨梁的中失稍大于f/2，而超載系數(shù)增加有限，不必驗(yàn)算梁的強(qiáng)度。對于跨度L≥20m的梁，如大跨按平分中失布置，而小跨相應(yīng)的f1在0～f/2之間時，也不要驗(yàn)算；如大跨必須按切線布置，則小跨梁的f1<0，必須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。

2、墩中心的位置：等跨時，墩中心位于兩相鄰梁跨中心線的交點(diǎn)上，橋墩橫向中心線為相鄰兩跨中心線交角的平分線（在圓曲線上該線與曲線半徑半徑方向一致，在緩和曲線上該線與曲線半徑半徑方向有一偏角）；不等跨時，兩相鄰梁跨中心線的交點(diǎn)與橋墩中心從理論上分析應(yīng)有一偏距，但為了施工方便，橋墩橫向中心線，可采用相臨兩梁跨中心線交角的平分線。

在同一橋墩上兩孔梁梁端之偏距應(yīng)相等，如果不等跨時，則采用大跨之E值。當(dāng)跨度L≤16m時，采用小跨之E值。

3、橋臺的布置：常用的有兩種方法：

（1）直線布置：當(dāng)臺尾線路偏離臺中心線距離小于等于10m時，采用直線布置。

（2）折線布置：當(dāng)臺尾線路偏離臺中心線距離大于10m時，橋臺中心線應(yīng)按折現(xiàn)布置。橋臺與梁間之偏距E值，不論其跨度大小均按梁的要求確定，當(dāng)E值大于10m時，一律采用10m。臺尾中心亦可置于線路中心線上（E=0），如因此而使臺尾產(chǎn)生負(fù)角時，則臺尾中心可按臺前的E值設(shè)置。

4、緩和曲線上梁的布置：橋梁跨越直緩點(diǎn)（ZH）時，直線段采用偏距E=0，緩和曲線端采用鄰跨的偏距E值；若直線段甚長時，可將整孔置于直線上，鄰跨梁端的偏距E以本跨為準(zhǔn)。橋梁跨越緩圓點(diǎn)（HY）時，則其兩端之偏距E值不等，一端以緩和曲線中失公式計(jì)算，另一端以圓曲線中失公式計(jì)算。

5、曲線橋橋墩頂帽的布置：曲線橋梁的頂帽常采用與直線上的梁相同的外形以簡化設(shè)計(jì)和制造。但為了適應(yīng)曲線的線路，各孔梁常布置成折線，這就使相鄰兩孔梁之間的縫隙內(nèi)窄外寬（其內(nèi)側(cè)梁縫最小值要求與直線橋相同），梁的端部和梁墩橫向中心線不平行，平面上梁端支座斜交放在支承墊石上。因此曲線上的橋墩的墊石平面形狀可做成梯形，但為了便于施工，實(shí)際上仍將墊石按曲線布置要求適當(dāng)加寬加長而做成矩形。支座中心和錨栓位置則要根據(jù)曲線橋的實(shí)際布置另行計(jì)算確定。

二.曲線橋梁關(guān)于梁縫的處理

對于簡支梁曲線布置的影響，簡支梁梁端能夠在一定程度上形成內(nèi)側(cè)小，外側(cè)大的梁縫。以簡支T梁為例，假定單線梁寬為4.9米，內(nèi)側(cè)梁縫主要為10厘米，進(jìn)一步按照平分中矢法進(jìn)行相應(yīng)的布置，在不同半徑條件下，梁端外側(cè)梁縫寬度會相應(yīng)增大，對于較大的梁縫，如果不對其給予特殊的處理，常規(guī)伸縮縫就不能滿足梁端構(gòu)造和受力要求。

保證內(nèi)側(cè)梁縫在10cm的情況下，外側(cè)梁縫超過30cm時，可參考下述方法處理：

（1）用特別設(shè)計(jì)的防水鐵蓋板鋪設(shè)，雖用鋼料較多，但施工簡單，通常采用此法。

（2）當(dāng)梁端間之最大梁縫大于30cm，小于60cm時，可在梁端設(shè)置角鋼或角鋼支架。

（3）當(dāng)梁端空縫距離大于60cm時，可在墩頂設(shè)置帶有道碴槽的稧形柱塊。

總結(jié)：通過上述論述可知，小半徑曲線范圍鐵路橋梁設(shè)計(jì)相對來說較繁瑣，所以在進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)時，橋梁設(shè)計(jì)需對小半徑曲線進(jìn)行有效的避免，或者線路最大程度上要考慮以路基形式通過。如小半徑曲線段確需使用橋梁的通過時，橋梁孔跨應(yīng)該優(yōu)先使用小跨度梁，并做好梁縫的控制及相應(yīng)的特殊處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵道部第三勘察設(shè)計(jì)院.橋梁設(shè)計(jì)通用資料.中國鐵道出版社.1994.北京

[2]鐵道部第三勘察設(shè)計(jì)院.鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范.中國人民共和國鐵道部.2006.北京

[3]王慧東.橋梁墩臺與基礎(chǔ)工程.中國鐵道出版社.2007.北京

[4]曾敏.小半徑曲線梁橋地震響應(yīng)分析及減隔震研究[D].中南大學(xué)，2009.13（08）：145-147

[5]何翔.小半徑曲線橋梁的梯度溫度效應(yīng)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2012.14（08）：156-159