斜橋在南水北調東線工程中的應用分析

王爽，張志超

（山東省水利勘測設計院，濟南250014）

1 工程概況

南水北調東線工程在山東省境內分為南北、東西兩條輸水干線，形成“T”字形輸水大動脈，共包括11 個單項工程。其中，南四湖—東平湖段工程、魯北段輸水工程和濟南—引黃濟青明渠段工程與當地生產和生活關系最為密切，是交叉建筑物布置最為密集的3 個單項工程。這3 個單項工程渠道總長約376.924km，布置各類跨渠橋梁398 座。南四湖—東平湖段工程和魯北段輸水工程2 個單項工程輸水渠道利用現狀河道，濟南—引黃濟青明渠段工程輸水渠道為新開挖明渠，渠道沿線與道路相交處需修建橋梁，以保證道路的暢通，由于渠道線路較長，與沿線道路相交情況復雜，道路走向多樣，涉及道路等級標準不一，因此，在實際工程設計中就不可避免地需要布置斜橋，南水北調東線這3 個單項工程斜橋數量達325 座，占橋梁總數的80%以上。

2 斜橋特點

斜橋的特點在于斜交，即橋梁縱向中心線的法線方向與被交叉渠道中心線不是平行關系，而是有一定夾角，通常以銳角定義或表示，銳角一般小于30°，在特殊情況下可以放大，但最大一般不超過45°，斜橋布置圖見圖1。

圖1 斜橋布置圖

目前，斜橋的結構類型主要為斜交板橋、斜交梁橋和斜交拱橋，由于板橋結構形式具有梁高適中、預制方便等特點被廣泛采用。梁高適中主要考慮橋梁與道路的連接，若梁高過高，如T 型梁橋，同跨徑情況下通常比板橋高，不僅增加工程投資，而且引路過長影響行車舒適性。預制方便主要是板橋跨徑類型多樣，有標準跨徑6m、8m、10m、13m、16m、20m 等跨徑，板寬通常為0.99m 和1.24m，可以任意組合多種橋寬和橋長，結構形式有預應力和普通鋼筋2 種類型，可以根據施工條件進行選擇。

3 應用分析

南水北調東線的斜橋布置主要采用了4 種做法；一是改移輸水渠道或改變相交道路走向；二是斜橋正做，即橋梁的墩臺布置垂直于路線走向，但不平行輸水渠道，與輸水渠道存在一個夾角；三是斜橋斜做，即橋梁的墩臺布置平行于輸水渠道；四是斜橋按照正交橋梁布置。

1）要想減少斜橋的修建可以改移輸水渠道的線路走向或改變相交道路走向。

南四湖—東平湖段工程和魯北段輸水工程的輸水渠道利用現狀河道輸水，由于現狀河道運行多年，不宜改變其走向，改移輸水渠道走向的做法主要運用在濟南—引黃濟青明渠段工程中。濟南—引黃濟青明渠段工程共長122.47km，由于輸水線路較長，工程很難以橋梁為控制性指標進行渠道設計，但可以局部調整渠道軸線走向，盡可能避免渠道軸線穿過十字路口、丁字路口或使得渠道軸線與道路軸線斜交過小，無法修建橋梁的情況。這種方法需要渠道設計人員綜合考慮工程需要進行渠道線路布置，在滿足輸水功能的前期下，充分兼顧交叉建筑物的布置。

渠道沿線交叉道路類型多樣，有高速、國道、省道、縣鄉道路和農用道路，高速、國道、省道等高等級道路走向一般無法改變，實際設計中主要針對縣鄉道路和農用道路的具體情況，以改善現狀通行功能為前提進行道路走向調整，調整的最終目的是不修建斜橋或者修建斜度小的斜橋，對于不能改變走向的道路需合理布置斜橋。

2）斜橋正做，橋梁軸線與道路軸線走向一致，但橋梁墩臺軸線與渠道軸線存在一定夾角。

斜橋正做適合夾角較小的情況，因為夾角的大小直接影響輸水渠道的水流，夾角不宜過大，一般小于3°。南四湖—東平湖段輸水渠道有通航的功能要求，沿線橋梁沒有采用這種做法。魯北段輸水工程和濟南—引黃濟青明渠段工程有采用，但一般在橋寬為單車道和夾角小于3°的情況下采用，若橋寬較寬，橋梁墩臺占用渠道過流面積較大，過流損失大，會影響輸水水流流態和水面線的計算。對于跨渠橋梁通常要進行防洪影響評價，斜橋正做的做法對評價指標中的阻水比指標影響較大，這也是夾角不宜過大的主要原因。

斜橋布置以后要與渠道設計人員銜接，進行過流損失、水面線和阻水比等水力設計要素的計算，以保證輸水工程的正常使用。

3）斜橋斜做，橋梁軸線與道路軸線走向一致，橋梁墩臺軸線與渠道軸線平行。

斜橋斜做的做法既能保證道路的暢通，又極大限度地減少了墩臺對渠道的輸水影響。這是目前處理斜橋情況運用較多的方法，實踐證明，這種做法經濟、安全、有效。南水北調東線沿線橋梁大多數采用的是這種斜橋斜做的做法，斜角控制在45°以內。

斜橋作為一種特殊的結構受力形式，設計角度有一定限制，這是斜橋設計中需要注意的重要因素。換言之，斜橋的角度不能無限大，不是所有的交叉位置都適合建造斜橋，如果遇到交叉角度過大的情況，可以采用第一種做法調整，調整后再考慮是否可以布置斜橋。

4）斜橋按照正交橋梁布置，區別于第二種做法，這種做法的布置是橋梁軸線與道路軸線走向不一致，橋梁墩臺軸線與渠道軸線平行。

斜橋按照正交橋梁布置的優點在于把斜橋調整為正交橋梁，正交橋梁結構受力明確，施工簡便；缺點是改變了原有道路的走向，對于一些低等級的道路，如農用道路等可以實現，有時還能較好地改善交通通行條件，但如果道路走向無法改變，就會造成在橋位處道路路線呈現S 形，不方便通行，給當地居民的通行造成不利的影響，因此，采用這種做法必須慎重。

南水北調東線沿線橋梁設計過程中，采用此種做法的橋梁均進行了詳細的道路路線設計，包括縱斷面設計和橫斷面設計，與現有道路的銜接設計和支路的連接設計，以保證橋梁建成后，滿足當地居民生產和生活需要。

4 結語

南水北調東線工程作為國家的重要水利工程，影響深遠，沿線橋梁與當地居民聯系密切，設計過程中，通過多角度方案比選確定最為合理的橋梁布置方案，斜橋的應用產生了良好的社會效益和經濟效益。在今后的水利工程中要充分認識到斜橋設計的重要性，使斜橋結構形式在水利工程中得到較好的應用。