漠大线伴行公路曲线桥直做的平面布设方法

黄子忠徐　浩

1大庆油田工程有限公司　2大庆油田采油五厂

漠大线伴行公路曲线桥直做的平面布设方法

黄子忠1徐浩2

1大庆油田工程有限公司2大庆油田采油五厂

漠大线林区伴行公路曲线桥梁采用了曲线桥直做的空心板平面布设方法。该工程实践表明，矢高平分法适合于曲线半径大、桥梁长度短的情况下使用，具有上、下部结构尺寸统一的特点，方便设计与施工；墩台平行布置法适合于路线线形指标高、桥梁孔数少的情况下使用，由于墩台尺寸不一，设计施工时较为复杂；对于曲线半径小、桥孔多的情况，宜采用扇形布置法和等偏角法，但采用凸型盖梁，由于盖梁较宽并不美观，因此建议上部采用先简支后连续结构形式。

曲线桥梁；平面布设；空心板；矢高

引言

中俄原油管道漠大线林区伴行公路全长421 km，大庆油田设计院承担了一级、二级公路90.2 km、桥梁23座的设计工作。由于高等级公路上的桥梁线型要服从道路线型，所以这23座桥梁有5座是位于平曲线的曲线桥梁。若采用现浇结构类型，设计、施工方面难度加大，施工周期也相应增长。采用预制拼装的空心板桥，具有结构简单、施工方便，而且对地基承载力要求不高的特点，广泛用于20 m及以内跨径的大、中、小桥中。

针对漠大线林区伴行公路曲线桥梁采用了曲线桥直做的空心板平面布设方法。曲线桥直做的平面布置方法包括矢高平分法、墩台平行布置法、扇形布置法和等偏角法等。这些布置方法主要针对下部墩台的布置形式来定的，相应的上部空心板梁布置方法也不尽相同。

1　矢高平分法

曲线段桥梁所在的道路中心线是圆弧，h为这段圆弧矢高，见图1，桥梁设计时取矢高一半距离（h/2）向外侧做弦线的平行线设置为桥梁中心线，见图2，这种布置方法称为矢高平分法。在K360+183、K372+058处的13 m预应力空心板桥设计时，是采用该方法进行布置的。在布置时，桥墩中心线与桥台中心线相互平行，距离相等，空心板可以等长、等角度预制，方便施工。

图1　曲线布置示意图

图2　矢高平分法示意图

由于设计所用的板梁是直的，道路中心线与桥中心线并不吻合，这就要求圆曲线半径足够大，圆弧的矢高相对较小，跨径长度内的圆弧矢高为

式中：h——圆弧矢高；

R——平曲线半径；

Lq——桥梁跨径总长。

矢高平分法适用于当道路中心线处桥梁跨径总长范围内的圆弧矢高h≤10 cm时的中小桥梁。当h=10 cm，对于常用的标准跨径总长Lq，满足矢高平分法布设的圆曲线半径R。适用矢高平分法的最小圆曲线半径见表1。

表1　适用矢高平分法的最小圆曲线半径

2　墩台平行布置法

根据平行线间的距离相等的原理，桥梁墩台原则上从桥梁中心桩号向两侧平行布设，将横桥向墩中心线和桥台背墙线设置成一组平行线，使上部空心板等长度不变，这就是墩台平行布置法。墩台平行布置法适用于当道路中心线处桥梁跨径总长范围内的圆弧矢高h＞10 cm时的中、小桥梁。由于桥梁墩台中心线与道路中心线的交角各不相同，导致各墩台帽梁尺寸、柱距尺寸、支座位置也不一样，下部结构设计时较为复杂，因此适用于曲线半径较大、桥孔数少的情况。

工程实例：墩台平行布置法示意图见图3，K369+294中桥上部为3孔13 m预应力混凝土空心板桥，下部为桩柱式墩台，位于半径R=1 500 m的圆曲线上，桥梁中心线左偏a=75°。按墩台平行布置法布设，经计算0～3号墩台中心线与路线的交角分别为：a0=74.256°、a1=74.752°、a2=75.248°、a3=75.744°。

图3　墩台平行布置法示意图

3　扇形布置法和等偏角法

为使桥梁下部墩台设计较为简单，尺寸统一，可采用扇形布置法或等偏角法。

平面布置时，桥梁墩台原则上从桥梁中心桩号向两侧平行布设，各墩台中心线与线路的交角相同。

对于正交桥梁（交角为90°），墩台中心线为圆曲线的径向线，呈扇状分布，因此称为扇形布置法，见图4。

图4　扇形布置法示意图

对于斜交桥梁，墩台中心线先按圆曲线径向布设后，再旋转为桥梁的偏角，这种布设方法称为等偏角法，见图5。

上述两种方法实际上是一种方法，只是扇形布置法是等偏角法的一种特例。扇形布置法和等偏角法适用于当道路中心线处桥梁跨径总长范围内的圆弧矢高h＞10 cm时的大、中桥梁［1］。

图5　等偏角布置法示意图

由于等偏角布置受曲线的影响，曲线外侧的跨径大于桥梁中心线处的跨径，曲线内侧的跨径小于桥梁中心线处的跨径。

设Lb为桥梁中心线处标准跨径的梁长，R为桥梁中心线的曲线半径，Bi为桥宽范围内任一点至中心线的距离，则对应Bi点的跨径长度Li=Lb± Lb（Bi/R）。设计时中心线外侧取正值，中心线内侧取负值。

如果上部结构采用标准跨径的空心板时，一种方式是设计桥墩盖梁为凸型，在盖梁上加楔形块对梁长进行增补，另一种是采用先简支后连续结构形式，在湿接缝处对梁长进行增补。

4　结语

（1）矢高平分法适合于曲线半径大、桥梁长度短的情况下使用，具有上、下部结构尺寸统一的特点，方便设计与施工。

（2）墩台平行布置法适合于路线线形指标高、桥梁孔数少的情况下使用，由于墩台尺寸不一，设计施工时较为复杂。

（3）对于曲线半径小、桥孔多的情况，宜采用扇形布置法和等偏角法，但采用凸型盖梁，由于盖梁较宽并不美观，因此建议上部采用先简支后连续结构形式。

（4）在进行曲线桥直做的桥梁设计时，应结合路线线形、桥梁跨径及孔数、桥宽等方面综合考虑，做出深入、细致的方案比较，选择合适的桥梁布置形式，可以采用单一的布设方法，也可以几种方法相结合使用。

［1］宁苑霞.曲线桥梁的设计方法及施工特点分析［J］.交通科技，2005（3）：67-68.

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.016

2015-04-07