公路简支曲线桥梁的平面布设

1.曲线桥直做的概念

桥梁处于曲线段,给桥梁结构类型的选择、结构计算加大了难度,为使桥梁结构线形与路线一致,曲线桥梁在整体布设方面要求更高。对于简支梁桥,在平曲线半径较大的情况下,用曲线桥直做的方式,在平纵横设计上通过特殊处理,可以达到线形流畅、经济美观的目的。曲线桥直做,即墩台轴线沿曲线径向布置,梁板包括边板均采用直梁,通过桥梁上部护栏形成曲线桥面。简支空心板梁桥是曲线桥直做的最佳结构类型,根据理论计算,对于平曲线半径R>700 m、20 1111跨径以内的简支空心板梁,梁长最大增减值在(一36 em一+36 era)以内,而施工上通过调整钢筋长度的方法很容易预制出不同长度的梁板。

2平面布设一般方法

简支曲线梁桥的平面布设方法一般有平分中矢法、平行布置法、扇形布置法三种。这三种布置方法主要是针对下部墩台的布置形式来讲,根据不同情况,上部空心板梁的布置方法也不尽相同。

2.1平分中矢法

由于桥梁的路线中心是曲线,而所用的梁是直的,路线中线与梁的中线不完全吻合。梁在曲线上的布置,是每个梁跨的中线连接起来成为与路中线基本相吻合的折线,这条折线就是桥梁的工作线。墩台中心一般就位于这条折线转折角的顶点上。在桥梁设计中,桥梁中心线的两端并不是位于线路中线上,而是向曲线内侧移动了一段距离E,E称为偏距,又称作桥梁中心线作为弦线所对应于曲线的中矢。如果偏距E取梁长处弦线中矢值的一半,这种桥梁布设方法就称为平分中矢布设。平分中矢法适用于当路线中心线处桥梁跨径总长范围内的曲线矢高E≤10 em时的中小桥梁flJ。桥梁按直线桥梁设计,采用平分中矢的平面布置方法,桥梁整体向曲线外侧平移一半E值(见图1)。桥墩中心线及桥台背墙线平行,距离相等,空心板等长预制。

工程实例:常州市长虹西路辅道礼河桥,上部为1孔20 m预应力混凝土空心板,下部为重力式桥台。该桥平面位于R--4 044.25 m半径的圆曲线上,桥宽单幅9 m,桥梁右偏700。采用平分中矢法布设桥梁,经计算g=1.2 cm,E/2--O.6 em。

2.2平行布置法

平行布置法适用于路线中心线处桥梁跨径总长范围内的曲线矢高E>10 cm时的中小桥梁【11。采用平行布置时,桥梁墩台原则上从桥梁中心桩号向两侧平行布设,桥梁墩台中心线与路线的交角各不相同,桥墩中心线及桥台背墙线平行,距离相等。各墩台帽梁尺寸、支座位置也不一样,几何及下部结构设计较为复杂。在曲线半径较大、桥长较短时较为适用。采用平行布置时,上部梁板顺桥向以线路中心线处弦长为标准跨径按折线布设,横桥向平行向两侧敷设。平行布置法使上部空心粱板等长度预制,便于施工(见图2)。

工程实例:常州市镜湖路永安河中桥,上部为3孔 16 m预应力混凝土空心板,下部为桩柱式墩、重力式台。该桥平面位于R=1 000 m半径的圆曲线上,桥宽双幅32 m,半幅除去中央分隔带后桥宽为13.5 m,桥梁右偏700。采用平行布设法,嘴一3鼻墩台中心线与路线的交角分别为:68.62260、69.541 60、70.458 4。、71.377 40。

2.3扇形布置法

扇形布置法适用于当路线中心线处桥梁跨径总长范围内的曲线矢高E>10 cm时的大中桥梁【11(见图3)。采用扇形布置时,桥梁墩台原则上从桥梁中心桩号向两侧平行布设,各桥梁墩台中心线与路线的交角相同。对于正交桥梁,桥墩中心线及桥台背墙线为平曲线法线,斜交桥梁桥墩中心线及桥台背墙线按曲线径向布设后,再顺时针旋转相应桥梁偏角。下部墩台结构几何设计较为简单,尺寸统一,即墩台帽梁尺寸、支座位置、柱距均相同。

当曲线内外侧梁长之差小于等于标准跨径的2%时。上部空心板梁布设以路线中心线为准,以曲线内侧弦长为标准跨径进行折线布设,空心板粱预制成不同的长度。当曲线内外侧梁长之差大于标准跨径的2%时,上部空心板梁布设以左右半幅桥梁中心线为准,以左右半幅桥梁中心线处弦长为标准跨径进行折线布设,空心板梁预制成不同的长度。

3特殊布设方法

3.1错台布置

适用于左右幅为分离式斜交桥梁,跨越河道有通航要求时。

3.2设置异形梁板过渡孔

适用于斜跨河流及跨过正交通道的桥梁。工程实例:常州市延政西路孟津河大桥,全桥

桥梁布置为(4×20+30+12×20+2×13.71+4×20)m,第五跨主跨30 m后张法预应力混凝土空心板梁,跨越Ⅵ级航道盂津河,桥梁中心线与河道中心线夹角1300,第20、21跨过渡跨为异形钢筋混凝土空心板梁,第24跨20 m先张法预应力混凝土空心板梁,跨越非通航河道扁担河,桥梁中心线与河道中心线夹角1100。

3.3桥面加宽法

有些时候,桥梁处于较小半径平曲线上时,除了要用上述不同平面布设方法布设桥梁外,

还要考虑是否需要加宽桥面【2】。加宽桥面可以通过调整边板的悬臂长度来处理,也可以考虑是否再将桥面加宽1 m(一块中板宽度)。根据近年来高等级公路曲线桥梁的设计经验,当单孔跨径桥梁中心线上的外矢值E>15 cm时,应考虑加宽桥面。

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