斜橋在南水北調(diào)東線工程中的應(yīng)用分析

王爽，張志超

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，濟(jì)南250014）

1 工程概況

南水北調(diào)東線工程在山東省境內(nèi)分為南北、東西兩條輸水干線，形成“T”字形輸水大動(dòng)脈，共包括11 個(gè)單項(xiàng)工程。其中，南四湖—東平湖段工程、魯北段輸水工程和濟(jì)南—引黃濟(jì)青明渠段工程與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活關(guān)系最為密切，是交叉建筑物布置最為密集的3 個(gè)單項(xiàng)工程。這3 個(gè)單項(xiàng)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(gè)單項(xiàng)工程輸水渠道利用現(xiàn)狀河道，濟(jì)南—引黃濟(jì)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(fù)雜，道路走向多樣，涉及道路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不一，因此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中就不可避免地需要布置斜橋，南水北調(diào)東線這3 個(gè)單項(xiàng)工程斜橋數(shù)量達(dá)325 座，占橋梁總數(shù)的80%以上。

2 斜橋特點(diǎn)

斜橋的特點(diǎn)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(guān)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(jié)構(gòu)類型主要為斜交板橋、斜交梁橋和斜交拱橋，由于板橋結(jié)構(gòu)形式具有梁高適中、預(yù)制方便等特點(diǎn)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(yù)制方便主要是板橋跨徑類型多樣，有標(biāo)準(zhǔn)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?qū)捄蜆蜷L，結(jié)構(gòu)形式有預(yù)應(yīng)力和普通鋼筋2 種類型，可以根據(jù)施工條件進(jìn)行選擇。

3 應(yīng)用分析

南水北調(diào)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(tái)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(gè)夾角；三是斜橋斜做，即橋梁的墩臺(tái)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(xiàn)狀河道輸水，由于現(xiàn)狀河道運(yùn)行多年，不宜改變其走向，改移輸水渠道走向的做法主要運(yùn)用在濟(jì)南—引黃濟(jì)青明渠段工程中。濟(jì)南—引黃濟(jì)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(biāo)進(jìn)行渠道設(shè)計(jì)，但可以局部調(diào)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(shè)計(jì)人員綜合考慮工程需要進(jìn)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(xiāng)道路和農(nóng)用道路，高速、國道、省道等高等級(jí)道路走向一般無法改變，實(shí)際設(shè)計(jì)中主要針對(duì)縣鄉(xiāng)道路和農(nóng)用道路的具體情況，以改善現(xiàn)狀通行功能為前提進(jìn)行道路走向調(diào)整，調(diào)整的最終目的是不修建斜橋或者修建斜度小的斜橋，對(duì)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(tái)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?yàn)閵A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(jì)南—引黃濟(jì)青明渠段工程有采用，但一般在橋?qū)挒閱诬嚨篮蛫A角小于3°的情況下采用，若橋?qū)捿^寬，橋梁墩臺(tái)占用渠道過流面積較大，過流損失大，會(huì)影響輸水水流流態(tài)和水面線的計(jì)算。對(duì)于跨渠橋梁通常要進(jìn)行防洪影響評(píng)價(jià)，斜橋正做的做法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)中的阻水比指標(biāo)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(shè)計(jì)人員銜接，進(jìn)行過流損失、水面線和阻水比等水力設(shè)計(jì)要素的計(jì)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(tái)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(tái)對(duì)渠道的輸水影響。這是目前處理斜橋情況運(yùn)用較多的方法，實(shí)踐證明，這種做法經(jīng)濟(jì)、安全、有效。南水北調(diào)東線沿線橋梁大多數(shù)采用的是這種斜橋斜做的做法，斜角控制在45°以內(nèi)。

斜橋作為一種特殊的結(jié)構(gòu)受力形式，設(shè)計(jì)角度有一定限制，這是斜橋設(shè)計(jì)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(diào)整，調(diào)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(qū)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(tái)軸線與渠道軸線平行。

斜橋按照正交橋梁布置的優(yōu)點(diǎn)在于把斜橋調(diào)整為正交橋梁，正交橋梁結(jié)構(gòu)受力明確，施工簡便；缺點(diǎn)是改變了原有道路的走向，對(duì)于一些低等級(jí)的道路，如農(nóng)用道路等可以實(shí)現(xiàn)，有時(shí)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(huì)造成在橋位處道路路線呈現(xiàn)S 形，不方便通行，給當(dāng)?shù)鼐用竦耐ㄐ性斐刹焕挠绊?，因此，采用這種做法必須慎重。

南水北調(diào)東線沿線橋梁設(shè)計(jì)過程中，采用此種做法的橋梁均進(jìn)行了詳細(xì)的道路路線設(shè)計(jì)，包括縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有道路的銜接設(shè)計(jì)和支路的連接設(shè)計(jì)，以保證橋梁建成后，滿足當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)和生活需要。

4 結(jié)語

南水北調(diào)東線工程作為國家的重要水利工程，影響深遠(yuǎn)，沿線橋梁與當(dāng)?shù)鼐用衤?lián)系密切，設(shè)計(jì)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(yīng)用產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在今后的水利工程中要充分認(rèn)識(shí)到斜橋設(shè)計(jì)的重要性，使斜橋結(jié)構(gòu)形式在水利工程中得到較好的應(yīng)用。