淺析斜彎橋的布梁設計

摘要：位于曲線中的預制斜彎梁橋，可以通過合理的布梁設計，來滿足公路平面線形及結構受力要求，從而加快施工進度，降低施工難度。

關鍵詞：布梁設計 預制 斜彎梁橋

1 概述

伴隨交通事業的快速發展，標準化程度高、施工進度快的預制結構在橋梁工程中廣泛應用。為適應地形、地物及其它要求，公路的平面線形以曲線為主，位于曲線中的預制梁橋，需要通過合理的布梁設計來滿足線形要求，降低施工難度。

2 布梁設計中幾個基本參數的推導

2.1 圓曲線矢高E值推導 基于預制梁的特性，梁板預制施工過程中很少出現按曲線放樣主梁的情況，而是采用彎橋直做施工，曲線線形通過調整內外邊梁懸臂長度實現，矢高E值是表征該調整幅度的重要參數，它決定布梁方案的選擇，如圖一所示。

由幾何關系可得：

θ1=θ/4 （1）

E=（L′/2）*tanθ1 （2）

因θ很小，故L′≈L tanθ1≈θ1

∴E=（L/2）*（θ/4）=L2/（8*R） （3）

2.2 曲線橋內外弧長差ΔL的推導 有些情況下，預制斜彎梁橋還需要通過調整梁長實現曲線線形，曲線內外弧長差ΔL是表征梁長變化范圍的參數，如圖二所示。

θ=L/R （4）

L1=（R+B/2）*θ （5）

L2=（R-B/2）*θ （6）

ΔL= L1-L2=（B*L）/R （7）

3 布梁方案設計

3.1 平行布梁 當曲線半徑較大，橋跨總長不是很長的情況下可以考慮平行布梁方式。布梁過程如下：以橋跨起終的連線作為布梁基線，均分布梁基線，將其法線旋轉至設計角度得到墩臺軸線，按梁板的寬度偏置布梁基線與墩臺軸線相交得到各片主梁的梁位。如圖三所示。

為實現曲線線形需要調整內外邊梁的懸臂長度，調整的范圍取決于上述的矢高E，E值不能太大，對于空心板結構E值可以設置為小于10厘米，對于小箱梁或T梁E值可以設置為小于25厘米，還可以根據實際的情況將E設置為其它值。以26米寬路基的高速公路為例，（表一）列出了不同的跨徑組合在不同曲線半徑下的調整范圍。

根據預先設置的E值可以大致推算出平行布梁的適用范圍。從平行布梁的原理可以看出，全橋的墩臺中心線均平行，從而保證每跨內梁板長度相同、板兩端的角度相同，下部的蓋梁尺寸亦相同。對施工來說平行布梁是最方便的布梁方式，它只需一套模板，甚至不用調整模板就能將所有梁板預制好。當然由表一可以看出平行布梁的適用范圍相對較窄，位于大半徑曲線中的單跨或多跨中小跨徑橋梁才能適應此種布梁方式。

3.2 徑向布梁 采用平行布梁內外邊梁懸臂長度調整幅度過大時，可以考慮采用徑向布梁。徑向布梁時，先作出各跨布置線與路線交點處曲線的法線，將法線旋轉一個設計角度后得到各墩臺蓋梁的中心線，如圖四所示。徑向布置保證了墩臺蓋梁中心線與曲線切線方向的夾角相同，但同一跨前后墩臺蓋梁中心線不平行，故布梁后各片主梁梁長不同，內外邊梁梁長差值即為內外弧長差。

徑向布梁的偏置基線有兩種：①相對于墩臺中心連線偏置，偏置基線為直線，如圖五所示。②相對于路線中心線偏置，布梁時首先按照每片主梁的寬度偏置設計中心線，定位出偏置后曲線與墩臺蓋梁中心線的交點，再分別連接前后兩蓋梁上的交點，便得到各片主梁的中心線，偏置的基線為曲線，如圖六所示。

對于正交橋梁上述兩種偏置方式的結果相同，對于斜交橋梁情況則存在差異。相對于路線中心線偏置的斜交橋梁，同一跨相鄰主梁的中心線不平行。對于空心板梁這類沒有濕接縫的結構，偏置的基線采用路線中心線相鄰的主梁會出現沖突的現象，應盡量避免這種偏置基線，而采用墩臺中心連線作為橋梁偏置基線。對于T梁和小箱梁結構，因具有較寬的濕接縫，同一跨前后接縫的寬度可調整，故偏置的基線可采用路線中心線。

采用徑向布梁方式內外邊梁懸臂的調整幅度E=L2/（8R），式中L為單跨跨徑，若E值仍較大，可在上述布梁方式的基礎上將所有主梁整體向曲線外側偏移E/2值，這樣內外邊梁懸臂長度調整的幅度降為E/2，需要注意的是所有的下部結構相應需偏移E/2值。

采用徑向布梁的橋梁，因主梁長度不同，施工時需調整，對于梁長變化幅度小的，施工時可等長度預制，架梁后通過調整封錨端或現澆橫梁的厚度實現梁長變化。若梁長變化幅度大則需按實際梁長預制。

4 結論

曲線中的斜彎橋布梁較為復雜，對上下部的幾何尺寸影響較大，設計時務必選擇合理的布梁方式，結合合淮阜、六潛高速、黃塔桃等高速公路及G205、S314等國省道建設項目的實踐，上述布梁方式能很好的解決施工遇到的實際問題，為今后類似項目的橋梁設計提供有益參考。

參考文獻：

[1]JTG D60-2004，公路橋涵設計通用規范.

[2]橋梁大師CAD系統用戶手冊.北京跨世紀軟件有限公司.