倪興旺 倪玲 田彬

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴州 貴陽(yáng) 550008）

關(guān)于小半徑曲線橋梁的設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

倪興旺 倪玲 田彬

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴州 貴陽(yáng) 550008）

隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，使我國(guó)的道路建設(shè)也逐漸興起，其中最為典型的是市政道路工程的創(chuàng)建，并且由于該類型的道路屬于封閉式的交通建筑，在將其與其它道路相對(duì)接時(shí)一般會(huì)利用互通式的立交形式完成，這就使得該形式中的小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)受到越來(lái)越多人的關(guān)注。主要是由于對(duì)小半徑曲線橋梁的合理控制能有效的減少橋梁塌陷事故的發(fā)生率，為此采用針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案有著重要的意義。本文將以貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋的建設(shè)為例，進(jìn)一步探討小半徑曲線橋梁的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

小半徑曲線橋梁；設(shè)計(jì)問(wèn)題；箱梁抗扭

通常情況下，橋梁支座是作為連接橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件而存在的，該支座不僅需要傳遞較高的荷載作用，同時(shí)還需要確保橋梁的結(jié)構(gòu)存在一定的位移情況。在實(shí)際的市政道路建設(shè)過(guò)程中，小半徑曲線橋梁支座的脫空狀況已經(jīng)成為常見(jiàn)故障，當(dāng)該支座出現(xiàn)脫空狀況后，其原本需要承擔(dān)的上部結(jié)構(gòu)的荷載會(huì)隨之被轉(zhuǎn)送到與之相鄰的支座中，從而使臨近的支座由于局部壓力的突增而被破壞。與此同時(shí)，橋梁的主梁在受到反復(fù)荷載作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，從而使橋梁的性能受到影響，進(jìn)而使主梁的穩(wěn)定性被降低[1]。因此采取合理的措施進(jìn)行處理有著重要的影響，現(xiàn)結(jié)合貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋的建設(shè)進(jìn)行具體分析。

1　工程簡(jiǎn)介

貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋全橋共設(shè)三聯(lián)，橋型布置為：（22.3+22.3+22.3+20.3+22.3）+4×20+4× 20m現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁，第一聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，第二、三聯(lián)采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。起始樁號(hào)K0+362.565，終點(diǎn)樁號(hào)K0+642.065，全長(zhǎng)279.5m。本橋平面位于R=120m的左偏圓曲線上，橋面橫坡為單向-2%，縱斷面位于R=1600m的豎曲線上（如圖1）。

圖1　橋型布置圖

上部箱梁為單箱雙室截面。全橋采用1.6m梁高。標(biāo)準(zhǔn)頂板寬度11m，標(biāo)準(zhǔn)底板寬度6m，箱梁頂板厚度25cm，底板厚度25cm，腹板厚度50cm（局部變厚度為50～80cm），翼緣板懸臂標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度2m，邊腹板傾斜布置，橫向傾斜水平距離50cm。下部橋臺(tái)采用重力式U行橋臺(tái)，承臺(tái)樁基礎(chǔ)。橋墩采用花瓶墩及矩形獨(dú)柱墩，承臺(tái)樁基礎(chǔ)（如圖2）。

2　橋梁建設(shè)中支座脫落的問(wèn)題以及處理措施

在該市政道路工程的小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中為避免出現(xiàn)支座脫落的問(wèn)題，需要采取合理的方式進(jìn)行處理，即首先需要依據(jù)實(shí)際該工程中大橋的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)算，并通過(guò)3.0版本的橋梁博士系統(tǒng)，對(duì)其利用曲梁網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行單位的劃分，以進(jìn)行縱梁的模擬。[2]為預(yù)防在該橋梁的建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)支座脫空的現(xiàn)象，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）橫向的兩個(gè)支座不能再將橋梁中的中心線當(dāng)做是對(duì)稱的中心點(diǎn)，應(yīng)該依據(jù)實(shí)際的空間計(jì)算結(jié)果對(duì)其橫向偏心距進(jìn)行安置，需要注意的是單獨(dú)依靠偏心距不能完全對(duì)支座脫空的實(shí)際情況進(jìn)行處理，其中尤以一聯(lián)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)的橋梁最為顯著，注意是由于當(dāng)該匝道橋梁中平面線位置的變化較為復(fù)雜時(shí)，極容易引發(fā)相關(guān)的問(wèn)題，為此需要認(rèn)真的對(duì)待并處理。

（2）因?yàn)闃蛄嚎讖讲季值闹萍s，使小半徑曲線連續(xù)橋梁出現(xiàn)跨經(jīng)度比較大的情況，為此需要在利用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的情況下，讓各橋墩能夠最大程度上使用雙支點(diǎn)，如果工程建設(shè)中必須要使用單支點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該盡可能的將連續(xù)梁中的單支點(diǎn)數(shù)量控制在一定的范圍內(nèi)。

（3）針對(duì)橋梁建設(shè)的實(shí)際情況可以通過(guò)減少設(shè)置抗拉支座方式降低其脫落的幾率，同時(shí)利用加大橋臺(tái)或者過(guò)渡墩中支座橫向間隔的方式進(jìn)行防護(hù)。

（4）對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)中的彎橋設(shè)計(jì)，一般會(huì)通過(guò)現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的方式進(jìn)行建筑，在此過(guò)程中會(huì)對(duì)橋梁縱向一聯(lián)的總產(chǎn)度進(jìn)行選擇，為確保不會(huì)造成支座脫空的問(wèn)題，需要將該長(zhǎng)度控制在一定的范圍內(nèi)，通常最長(zhǎng)以80m最佳。

（5）針對(duì)端支點(diǎn)以外其余部位均以單支點(diǎn)形式存在的小半徑曲線橋梁，需要通過(guò)相應(yīng)的構(gòu)造措施讓內(nèi)側(cè)支座脫落的情況得以有效的緩解，通常情況下可以通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力的調(diào)整、拉力支座的設(shè)計(jì)以及加大端支座間距的方式進(jìn)行處理。

圖2　平面布置圖

3　橋梁建設(shè)中曲線橋箱梁抗扭問(wèn)題以及處理措施

在市政道路工程中，大橋的橋梁建設(shè)過(guò)程都會(huì)受到彎、剪作用力效果的影響，為此在對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要使其上、下結(jié)構(gòu)能夠形成有助于作用力的措施。其中曲線梁橋中的相關(guān)結(jié)構(gòu)的受力情況與變形情況有著一定的聯(lián)系，當(dāng)其彎扭的剛度越大時(shí)，相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)變形程度也就越大。為此，在滿足曲線梁橋豎向變形的同時(shí)，需要確保能盡量縮小其抗彎的剛度，并增添抗扭強(qiáng)度。因?yàn)樵趯?shí)際的曲線橋梁建設(shè)過(guò)程中，一般會(huì)采用高度偏低的梁和抗扭慣性矩離比較大的箱形截面，一如本橋梁中的關(guān)梁高和抗扭慣距的設(shè)計(jì)。

為最大程度上縮小由于曲線橋梁讓其梁體受扭時(shí)對(duì)上、下結(jié)構(gòu)造成的不良影響，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，從而讓橋梁受力平衡[3]：

（1）通過(guò)調(diào)整橋梁中單獨(dú)橋柱中支撐偏心值的方式使主梁的受力被改變，從而減輕該項(xiàng)對(duì)于扭轉(zhuǎn)距的影響。

（2）利用對(duì)預(yù)應(yīng)力筋中的徑向偏心距實(shí)現(xiàn)抵消曲梁內(nèi)部由于截面過(guò)大造成的扭矩現(xiàn)象，這對(duì)于調(diào)整主梁的受力狀況有著一定的影響。通常情況下當(dāng)預(yù)應(yīng)力曲線出現(xiàn)向外偏轉(zhuǎn)的狀況一般是由于其結(jié)構(gòu)特征而引起的。由預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)分布一般會(huì)在其自重以及恒載的作用力下出現(xiàn)不同的分布規(guī)律，為使該差異扭矩分布規(guī)律得以調(diào)整，可以通過(guò)在其曲線梁中軸線的兩側(cè)利用不同預(yù)應(yīng)力的鋼束和錨對(duì)其進(jìn)行控制，并以此形成預(yù)應(yīng)力中的偏心，從而通過(guò)內(nèi)扭矩對(duì)曲線梁的扭矩分布進(jìn)行調(diào)整[4]。

4　結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)受到例如預(yù)應(yīng)力設(shè)置不起當(dāng)、溫度效應(yīng)的考慮不周全等因素的影響，造成這些問(wèn)題的主要原因是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)其小半徑曲線橋梁的受力特征不夠重視，并且沒(méi)有依照三維受力的情況進(jìn)行綜合的分析。本文中通過(guò)貴州省貴安新區(qū)東縱線南二段保稅區(qū)調(diào)頭匝道跨線橋的介紹，結(jié)合在小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，進(jìn)一步探究其解決措施。

[1]侯林平，王福敏，王豐華.小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)方法分析[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月刊），2011（01）：179～180.

[2]周紅成.小半徑曲線梁橋的設(shè)計(jì)選型與結(jié)構(gòu)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（21）：191～192.

[3]鄭興富.小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)問(wèn)題的分析[J].北方交通，2012（05）：88～ 90.

[4]馮興奎.試論互通區(qū)小半徑曲線橋梁設(shè)計(jì)[J].科技致富向?qū)В?011（05）：236.

U445

A

1673-0038（2015）36-0295-02

2015-8-19

倪興旺（1984-），男，貴州遵義人，橋梁工程師，碩士研究生，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。