不等線間距鐵路橋梁曲線布置新方法

(北京鐵路局天津工程項目管理局，天津 300241)

1 雙線鐵路橋梁曲線布置方法

鐵路橋梁位于曲線上時，為了使梁上受力接近均衡，一般對于梁與梁，梁與臺按折線布置，是采用將梁中心線設(shè)在1/2中矢或曲線相切的曲線布置方法。雙線橋梁在曲線上布置時，通常以一線按單線橋梁在曲線上的布置方法進行，故單線橋的曲線布置方法和原則也適用于雙線橋梁。

雙線橋梁的曲線布置根據(jù)不同的條件，通常采用以下兩種方法:

1)扇形布置法。同跨各線梁的縱向中心線互相平行，各墩橫向中心線及橋臺擋碴前墻線，與相鄰梁跨縱向中心線的交角平分線及橋臺擋碴前墻線一致，呈扇形布置。扇形布置方法的優(yōu)點是設(shè)計簡單，施工方便，但受到適用于全橋線間距相等條件的限制。

2)平行布置法。各跨各線梁的縱向中心線不是互相平行，各橋墩橫向中心線及橋臺擋碴前墻皆平行于基準線(即中墩計算線，為相鄰兩梁跨交角平分線或特定的某一方向)，使各墩橫向中心線形成平行布置。當(dāng)兩線線間距變化較大或線間距雖然相同，但橋梁所在曲線的半徑較小時，可采用這種方法進行曲線布置，但平行布置方法的不足使設(shè)計和施工均較復(fù)雜。

2 不等線間距鐵路橋梁曲線布置新方法

筆者在進行津秦沈鐵路電氣化改造施工圖設(shè)計時曾遇到過不等線間距曲線布置的情況，鑒于雙線橋采用扇形布置法或是采用平行布置法的曲線布置均不同程度存在這樣和那樣的問題，于是結(jié)合工程實際摸索出一套不等線間距鐵路橋梁曲線布置新方法。

2.1 基本思路

在布置線間距不同的彎道時，筆者采用的方法的基本思路是把內(nèi)外兩條曲線當(dāng)作兩條單線，分別進行曲線布置，在交點距滿足其最小梁縫要求的條件下，再通過兩線橋墩臺處交點橫向連線和撥角來確定兩線的相對位置。

曲線布置新方法基于雙線橋墩的情況，如果兩線間距變化很大，超出雙線墩的常規(guī)寬度范圍，采用兩個單線橋墩的基礎(chǔ)平面位置若重疊而設(shè)計考慮設(shè)置共用基礎(chǔ)時，也可用本文介紹的新方法進行橋梁曲線布置。至于共用基礎(chǔ)的橫向中心線的位置，可通過兩線的橫向交點距和其與曲線的夾角確定。

2.2 計算的步驟(左線在外側(cè)的情況)

1)先把內(nèi)側(cè)線(右線)按實際曲線資料推算實際里程。2)確定一控制墩臺里程后，內(nèi)側(cè)線(右線)按單線進行曲線布置，計算出其滿足梁縫要求的最小交點距、偏距和偏角。3)將求得的內(nèi)側(cè)線(右線)的橋墩橫向中心線與外側(cè)線(左線)相交，求出連線在內(nèi)外側(cè)曲線間的距離(即從內(nèi)側(cè)線計算的線間距)和外側(cè)線各段的曲線長和各交點的相應(yīng)里程。4)最后由外側(cè)線的各交點距，單獨進行曲線布置，分別求出其偏距、偏角。

施工放線時，可先把內(nèi)外側(cè)兩曲線按兩單線實際放出，再從右線按圖紙上所示計算線間距(從內(nèi)側(cè)線計算)校核左線交點位置，確認無誤后即可施工。

3 與扇形布置法的比較

扇形布置的計算規(guī)則是一律以現(xiàn)場定樁的左線為計算線，右線布置無論在左線的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，均系根據(jù)左線按線間距推得。當(dāng)左線在內(nèi)側(cè)時，先進行左線曲線布置，再通過線間距求得右線。當(dāng)左線在外側(cè)時，要先右線估算最小梁縫增值根據(jù)線間距推算到左線，然后正式計算左線的曲線布置，計算偏角、偏距和交點距，最后根據(jù)線間距再計算到右線。

用扇形法進行不等線間距曲線布置有著很多缺陷和不便:

1)計算另一條線的梁縫增值及核算梁縫增值時需考慮的線間距影響而增大或減小時，由于兩條曲線不是平行線，當(dāng)兩線間距變化較大時，不是簡單的幾何關(guān)系，計算起來非常麻煩。

2)當(dāng)左線在外側(cè)時的計算，由于兩次采用的線間距的標(biāo)準是不統(tǒng)一的，直接導(dǎo)致的后果是初算右線(內(nèi)側(cè)線)最小梁縫是滿足規(guī)定值的，可是通過左線(外側(cè)計算線)再次計算的右線最小梁縫值可能就要比初算時的小了，當(dāng)線間距變化較大時，可能導(dǎo)致最后計算的右線梁縫為負值，這樣還需通過調(diào)整交點距離后進行復(fù)算，非常麻煩，也很容易出錯。

所以當(dāng)線間距不等時，尤其當(dāng)左線(計算線)在外側(cè)時，筆者認為不適宜采用扇形布置法。

筆者采用的新方法類似扇形布置，但都是以內(nèi)側(cè)線為計算線(不管內(nèi)側(cè)線為左線還是右線)，內(nèi)側(cè)線切線的垂直線來確定線間距。當(dāng)左線為內(nèi)側(cè)線時，原理和扇形布置的原理是一樣的。當(dāng)右線為內(nèi)側(cè)線時，由于右線系線路紙上定線，且又無具體位置，存在內(nèi)業(yè)斷鏈，作為計算線時需重新推算實際里程，施工時也要實際放出該橋范圍內(nèi)的曲線位置。

筆者認為新方法較之扇形布置法的主要優(yōu)點在于:

1)通過內(nèi)側(cè)線交點距和線間距即可求得外側(cè)線的交點距，避免了扇形布置通過梁縫增值和線間距來求外側(cè)線梁縫增值后再復(fù)算內(nèi)線梁縫的繁瑣;2)內(nèi)側(cè)線求得的交點距只要滿足規(guī)定值，那通過線間距求得的外側(cè)線交點距就更加滿足規(guī)定值了，避免了扇形布置由于出現(xiàn)負梁縫而需要進行復(fù)算的不便。

4 與平行布置法的比較

平行布置的原理是各橋墩橫向中心線及橋臺擋碴前墻都平行于基準線(即中墩計算線，為相鄰兩梁跨交角平分線或特定的某一方向)，使各墩橫向中心線形成平行布置。各墩橫向中心線及橋臺擋碴前墻線分別與各線兩梁跨縱向中心線交角平分線之夾角β成不等角，β角與橋孔數(shù)有關(guān)，孔數(shù)越多，距離基準線越遠的墩臺β值越大，這樣會導(dǎo)致墩身截面尺寸需要加大，墩臺需要特殊設(shè)計，使設(shè)計和施工均變得非常復(fù)雜，如圖1所示。

圖1 平行布置法

筆者采用的新方法，內(nèi)側(cè)線的各墩橫向中心線及橋臺擋碴前墻線與各線兩梁跨縱向中心線交角平分線為重合的一條線，沒有β角的出現(xiàn)，故最后計算出的交點距在滿足規(guī)定值的條件下要小于平行布置方法計算的交點距，特別在孔數(shù)多的時候，不存在需要加大墩身截面尺寸的情況，如圖2所示。

圖2 新方法

5 實例分析

某6-16 m低高度先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁羊腸河大橋，全橋位于緩和曲線和直線上，雙線線間距從小里程臺尾處4.8 m左右向大里程臺尾處4.5 m左右變化。

5.1 計算資料

不等線間距雙線橋，內(nèi)側(cè)線為右線，外側(cè)線為左線(現(xiàn)場定樁線)，曲線左偏，縱斷面均為平坡。

右線曲線半徑R=3000 m，緩和曲線ls=100 m，曲線長L=321.53;ZH 點里程:K144+915.10，HZ 里程:K145+237.21;左線曲線半徑R=3000 m，緩和曲線ls=100 m，曲線長L=334.86;ZH點里程:K144+834.84，HZ 里程:K145+237.21。

線路專業(yè)提供線間距見表1。

表1 線間距表

5.2 橋跨布置

5.15 m(小里程橋臺)+6 ×16 m+5.15 m(大里程橋臺)，控制墩臺為5號墩，左線里程:K145+237.92。

5.3 計算步驟

1)計算右線實際里程。因為左右線緩直點里程相同，且線間距都為4.5 m，表明緩直點后兩線直線段為平行線，故此里程都是一一對應(yīng)的。因為直線上沒有內(nèi)業(yè)短鏈，故右線緩直點即為右線實際里程，可以從緩直點往小里程方向的直緩點推算。

可認為右線HZ里程為K145+237.21=右K145+237.21，右線 ZH 里程為(右 K145+237.21)－321.53=右 K144+915.68。

2)右線先按單線橋在曲線上的布置方法進行，控制墩為5號墩，因為位于直線上故里程為右K145+237.92(與左線對應(yīng))。

右線單線布置具體計算可按常規(guī)曲線布置進行，這里不再詳述。

算得右線第1孔～第6孔梁滿足最小梁縫要求的最小交點距分別為:16.60 m，16.56 m，16.56 m，16.56 m，16.56 m，16.56 m。

3)在右線各交點處作曲線的法線，與外側(cè)曲線相交，求出兩線橫向交點距(即從內(nèi)側(cè)計算的線間距)和在左線上的對應(yīng)里程。此項計算可通過編制相關(guān)電算程序求得，也可在CAD圖中實際放線來求得(具體計算原理，由于篇幅有限不再贅述)。

4)最后，在確定左線各梁跨最小梁縫規(guī)定的交點距條件下，再計算出左線相應(yīng)的偏距和偏角，曲線布置結(jié)果如圖3所示。

圖3 羊腸河大橋曲線布置圖

6 結(jié)語

本文采用把內(nèi)外兩條曲線當(dāng)作兩條單線，分別布置，在交點距滿足其最小梁縫要求的條件下，再通過兩線間距和撥角來連接兩線的相對關(guān)系的不等線間距曲線布置的新方法，適用范圍廣，靈活、簡捷、方便，在雙線鐵路、多線鐵路和增二線鐵路橋梁曲線布置設(shè)計中具有很好的實用價值。

［1］鐵道第三勘察設(shè)計院.橋梁設(shè)計通用資料［M］.北京:中國鐵道出版社，1994.

［2］TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范［S］.