用標準直板設計斜彎橋的布梁分析

楊新旋

(溫州路橋工程設計所)

橋梁是道路的一個重要組成部分，除特殊的大型橋梁外，一般的橋梁線形均應服從路線走向，使橋梁完全融入道路線形中。近年來，我國正在加快山區(qū)公路的建設，部分路段常因地形的限制而需設計彎橋(曲線橋)，以達到線形流暢、經(jīng)濟合理、適應景觀的效果。

相比普通直橋，彎橋的設計和施工要復雜地多，特別是斜彎坡橋的設計。設計彎橋不但增加了設計的工作量和周期，還增加施工難度及造價。此外，一般情況下，彎橋常需要現(xiàn)澆施工，即待樁基和橋墩臺等下部結構施工完畢后才能對橋板等上部結構進行澆筑施工，其工期明顯要長地多。由于彎橋在設計和施工上存在諸多不便，目前，對于一般的小橋，許多設計者青睞于“彎橋直做”。

1 彎橋直做設計原理

一般的彎橋設計是將位于曲線內(nèi)橋梁的橋板直接做成符合路線平面線要求的曲線板，這種設計其結果計算比較復雜，需采用專業(yè)計算程序進行計算分析，上部結構將不能直接套用現(xiàn)有的標準圖，不但增加設計工作量，且施工難度較大，工期較長，造價較高。

彎橋直做是在對彎橋設計中，將位于曲線內(nèi)橋梁的橋板做成直線形(即用預制直板代替曲線板)，計算出起終點弦線和弧線之間的差值，根據(jù)實際情況適當移動橋梁中心線，通過調(diào)整邊板懸臂長度和護欄平面位置等，逐漸達到預期的平面線形要求，圖1。彎橋直做后可以避免出現(xiàn)大量的異型板，既減少了設計工作量，也降低了橋梁施工難度，同時還縮短了設計和施工周期。

對于跨徑相對較小，曲線半徑較大的單跨彎橋一般都可以通過調(diào)整邊板的懸臂長度來完成橋面彎曲設計。彎橋直做的布梁方法根據(jù)墩臺的相對位置關系一般分為兩種，即墩臺扇形布設和平行布設。

圖1 彎橋直做示意圖

1.1 墩臺扇形布設法

墩臺扇形布設法是將位于曲線內(nèi)橋梁的各墩臺與路線中心線均保持相同的交角，各墩臺呈扇形分布，位于同一跨上的橋板長度均不相同，從內(nèi)向外逐漸變長(圖2)。該方法對于上部結構的設計工作量相對較大，不能直接套用已設計完成的標準板。但是，對于曲線半徑較大、橋寬較小、同一跨內(nèi)橋板長度相差較小的彎橋，可以采取調(diào)整橋板的封端長度來控制橋板的總長度。

圖2 墩臺扇形布設法示意圖

需指出的是，對于需在河道中布置兩個或兩個以上橋墩的彎橋不太適合該布設法，特別是對于河道有通航要求的。因為，采用該方法布置后，各橋墩之間是不行的，河道中一般只有一個橋墩與河道平行，其他橋墩和河道的夾角不為零，將減小河道的過水斷面和影響船舶通航。

1.2 墩臺平行布設法

墩臺平行布設法是將位于曲線內(nèi)橋梁的各墩臺相互平行布設，各墩臺與路線中心線的交角不相等，而上部橋板長度相等，這樣可以大大減少橋板的設計工作量，甚至可以直接套用已經(jīng)設計完成的標準板。

同樣需要指出的是，該設計方法不適合于曲線半徑較小、橋梁全長較大的多跨彎橋。其主要原因是:一般情況，橋梁各跨位于同一個曲線上(即其曲線半徑是相同的)，而對于標準橋板而言其邊板的最大懸臂長度是受限制的(空心板最大懸臂長度一般為0.63 m)，這就導致單跨長度受限。又因橋梁各墩臺都是相互平行的，墩、臺的中心線與橋板的夾角是不同的，在橋梁孔數(shù)較多的情況下將可能出現(xiàn)部分墩、臺中心線和路線中心線的夾角變得很小，致使部分墩臺之間的凈距變得很小，橋墩數(shù)量增加，從而影響橋下空間利用和增加工程造價。

圖3 墩臺平形布設法示意圖

2 單跨彎橋直做案例分析

2.1 工程概況

某三級山區(qū)公路，設計時速度為40 km/h，雙向2 車道，路基寬度8.5 m，路面行車道寬7.0 m。路線在K1 +324 處跨越河道，河寬10 m，需設置橋梁跨越。該橋梁位于圓曲線上，曲線半徑R=60 m。橋梁采用單跨13 m 預應力混凝土空心板簡支梁橋，河道與橋梁交角為90°，橋臺為樁柱式，橋梁內(nèi)側加寬1.5 m，全橋寬達10.5 m，其橫斷面為0.5 m 防撞護欄+9.5m 行車道+0.5m 防撞護欄，橋面設超高，其橫坡為6.0%。

2.2 布梁分析

目前，對于橋梁設計基本都采用專業(yè)的設計軟件進行設計，如橋梁大師和橋梁通等，由于部分軟件對橋梁上部結構(橋板)的施工圖設計還不完善，特別是橋板的鋼筋構造圖。因此，為了減小設計工作量和施工難度，橋梁上部結構盡量采用已經(jīng)設計完成的標準板。鑒于以上原因，對該橋采用墩臺平行布設的方法進行彎橋直做。

對于橋梁的布梁，CAD 是最常用的繪圖輔助設計軟件，它不僅可以繪圖，還具有強大的圖形測量功能，可以借助CAD 軟件進行模擬布梁，可以精確判斷橋板的布設是否合理。

目前，常用的13 m 預應力標準板，橋板寬1.25 m，邊板懸臂寬有0、0.25、0.38、0.50 和0.63 m。橋梁布設時，需保證橋梁凈寬不小于9.5 m，兩個橋臺與道路中心線的交角是分別為83.79°和96.21°。經(jīng)初步布梁，0、1#臺橋寬為10.563 m(橋臺橫橋向)，橋梁跨中橋寬為10.5 m，8 塊橋板組合寬度為10.0 m，剩余部分通過懸臂調(diào)整。

再對橋板平移后(橫橋向)，經(jīng)計算:內(nèi)側邊板在橋臺位置的懸臂長為0.463 m(最大懸臂值)，跨中懸臂長為0.075 m(最小懸臂值);外側邊板在橋臺位置的懸臂長為0.101 m(最小懸臂值)，跨中懸臂長為0.426 m(最大懸臂值)。以上各邊板懸臂值均小于標準板的最大懸臂限制值，通過調(diào)整各位置的懸臂值均可滿足要求。

3 結 語

彎橋直做能夠減少設計工作量和減小施工難度，縮短工期，降低工程造價。彎橋直做根據(jù)墩臺的布設方式的不同有墩臺扇形布設法和平行布設法，可以根據(jù)彎橋實際情況選擇其布設方式。其中，墩臺平形布設法能夠很好適用于單跨斜彎橋的設計，橋梁上部結構能夠直接套標準橋板，大大減小了橋梁上部結構的設計工作量和加快橋板的預制速度。

［1］ 胡鵬，丁克偉，夏頂. 彎橋上簡支梁板布設法的探討［J］. 安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版)，2011，19(2):11－14.

［2］ 李崇偉，寧曉駿，江淮. 彎橋直做對20 mT 形主梁的內(nèi)力影響［J］. 科學技術與工程，2011，11(8):1859－1867.

［3］ 林立新，鄧奇春，楊暉. 流溪河林場大橋彎橋直做的設計分析［J］. 湖南交通科技，2004，30(3):58－60.

［4］ 周旭. 淺談斜彎坡橋設計［J］. 中南公路工程，2003，28(2):106－107.

［5］ 劉小輝，郭良久，王榮. 彎橋直做的若干問題探討［J］. 公路交通技術，2009，(3):88－91.