單線過渡為雙線鐵路梁式橋的曲線布置探討

管延武，趙冠剛，龔愛軍

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院，濟(jì)南 250022)

為了施工方便，鐵路簡支梁一般為直線梁，當(dāng)鐵路梁式橋位于曲線上時，為了使梁上的受力接近均衡，曲線上的梁需要做曲線布置;曲線布置的方法根據(jù)梁所在曲線的半徑不同分為平分中矢(f)布置和切線布置法2 種［1］，如圖1 所示。

雙線鐵路梁式橋在曲線上的布置通常是以一線按單線橋梁在曲線上的布置方法進(jìn)行，所以單線橋梁在曲線上的布置原則和計(jì)算方法仍適用于雙線橋［1］。

1 雙線鐵路梁式橋的曲線布置方法

雙線鐵路梁式橋的曲線布置方法主要有以下兩種。

圖1 曲線布置方法示意

(1)扇形布置法［1］

扇形布置法中同跨各線梁的縱向中心線相互平行，各橋墩橫向中心線及橋臺擋砟前墻線，與相鄰梁跨縱向中心線的交角平分線及橋臺的擋砟前墻線一致，成扇形布置。這種布置方法對設(shè)計(jì)和施工都較方便，在雙線橋的設(shè)計(jì)中較為常用。但當(dāng)橋梁所在曲線半徑較小，二線梁縫超出規(guī)定容許值時，橋梁的施工及養(yǎng)護(hù)都較困難，因此宜采用平行布置法。

(2)平行布置法［1］

平行布置法中同跨各線梁或臺的縱向中心線在線間距變化時不相互平行，各橋墩橫向中心線及橋臺擋砟前墻線皆平行于基準(zhǔn)線(基準(zhǔn)線即曲線布置孔跨中選定的中墩計(jì)算線，為中墩處相鄰兩梁跨交角平分線或特定的某一方向)，使各墩橫向中心線成平行布置。

平行布置法的計(jì)算較為繁瑣，而且橋墩需要扭轉(zhuǎn)截面方向或加大截面尺寸，致使設(shè)計(jì)與施工均較復(fù)雜，所以只有當(dāng)線間距變化較大，線間距相同但橋梁所在曲線半徑較小，梁跨較大，扇形布置法外側(cè)梁縫大于限值等情況下才可使用平行布置法。

2 單線過渡為雙線鐵路梁式橋的曲線布置

筆者在做某鐵路工程施工圖設(shè)計(jì)中遇到了雙線鐵路橋由雙單線逐漸過渡至雙線的情況。該橋在曲線布置時較為繁瑣，根據(jù)線間距將橋分段，分別采用不同的曲線布置方式來完成該橋的曲線布置。

2.1 橋位處線路的基本情況

橋位處鐵路正線與二線均為曲線，圓曲線半徑R=1600 m，線路左偏，其中左線為正線，右線為二線，該橋起點(diǎn)位于圓曲線，線間距為13.0 m，其后線間距由13.0 m逐漸過渡至4.47 m，然后以4.47 m等線間距至橋終點(diǎn)，其中線間距由13.0 m至4.47 m過渡段均位于曲線上。

2.2 曲線布置的基本思路

該橋設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)簡支T梁，梁寬4.9 m，標(biāo)準(zhǔn)T梁圖中規(guī)定當(dāng)雙線線間距大于5 m時雙線橋可按雙單線進(jìn)行布置［9］，所以可把線間距5 m處作為分界點(diǎn)，在分界點(diǎn)設(shè)置橋墩，橋墩兩側(cè)分別布置孔跨。線間距大于5 m部分，正線和二線簡支梁分別以單線做曲線布置，等線間距段簡支梁以左線為準(zhǔn)做扇形布置。

由單線至雙線的過渡部分線間距由5.0 m過渡至4.47 m，線間距變化較大，理論上采用平行布置法較為合理，但是平行布置法中正線梁與二線梁不相互平行，雖然對于各線梁的受力較為合理，但是正線梁與二線梁作為整體梁考慮時，其橫向連接的受力以及支座的各向受力都較為復(fù)雜，對整個梁的受力來說反而更不利;若采用扇形布置法，正線梁與二線梁平行布置，雖然對雙線梁的受力更為有利，但是由于線間距的變化較大，不能滿足梁的布置要求。

標(biāo)準(zhǔn)T梁圖中規(guī)定，當(dāng)雙線橋橋上設(shè)計(jì)線間距變化不大于15 cm時，全橋可按最大線間距等寬布置［9］。對于本橋，如果等線間距段線間距大于4.85 m，那么雙線橋部分就可以按5 m線間距布置雙線梁;本橋過渡段線間距變化較大，雙線梁不能按統(tǒng)一間距等寬度布置，所以本橋過渡段需要另行考慮曲線布置方式。

按照上述分析，本橋過渡段的雙線梁等寬布置對梁的整體受力較為合理，為了滿足梁上線間距變化不大于15 cm的適用條件，雙線梁在布置時需要調(diào)節(jié)每孔梁中梁間的濕接縫寬度;過渡段雙線梁在具體布置時有兩種思路:(1)以正線和二線的虛擬中線為基準(zhǔn)線，雙線梁按平分中矢法布置，每孔梁等寬度布置，調(diào)整中梁間的濕接縫寬度，使每孔梁范圍內(nèi)的線間距變化值在15 cm以內(nèi)。(2)以線路正線為基準(zhǔn)，按平分中矢法做曲線布置，然后調(diào)整每孔梁中梁間的濕接縫，分別按每孔梁的最大線間距等寬布置雙線梁，且每孔梁范圍內(nèi)的線間距變化值在15 cm以內(nèi)［9］。

思路1的布置方式理論上較為合理，但是在具體布置時，施工放線不好操作，容易造成偏差，且雙線梁的兩側(cè)梁縫處均會出現(xiàn)參差不齊，對梁體兩側(cè)附屬設(shè)施的安裝造成麻煩;思路2的布置方法在具體布置時放線簡單，不易出錯，而且僅一側(cè)梁縫處會出現(xiàn)參差不齊，雖然雙線梁相對于線路非對稱布置，但仍能滿足雙線梁的整體穩(wěn)定性和安全性的要求。經(jīng)上述分析對比，本橋過渡段按思路2進(jìn)行曲線布置。

2.3 具體分段布置

按照上述基本思路的分析，本橋曲線布置具體分段如下。

(1)第36孔至第41孔

36孔至41孔梁位于線間距5.0～4.47 m的過渡段，利用標(biāo)準(zhǔn)簡支T梁圖中關(guān)于“雙線橋橋上設(shè)計(jì)線間距變化不大于15 cm時全橋可按最大線間距等寬布置”的適用條件，調(diào)整36孔至41孔梁的孔跨布置形式，使每孔梁兩端的線間距差值不大于15 cm，然后按照思路2的布置方式進(jìn)行曲線布置。

調(diào)整后，36孔至41孔梁的孔跨布置形式為1－20 m+5－32 m，位于緩和曲線上，各橋墩處線間距如表1所示。

表1 橋墩處線間距

過渡段按照思路2進(jìn)行曲線布置后，雙線梁之間梁縫處左側(cè)對齊，右側(cè)會有錯臺，為了不影響伸縮縫的安裝，可在擋砟墻內(nèi)側(cè)設(shè)置堵頭塊，如圖2所示。

圖2 堵頭塊設(shè)置示意

擋砟墻外側(cè)的人行道安裝時在梁縫處會出現(xiàn)交錯，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)順接。

(2)第32孔至第35孔

32孔至35孔梁的孔跨布置形式為4孔32 m簡支梁，位于圓曲線和緩和曲線，曲線半徑為1 600 m，從31號墩至35號墩線間距由6.23 m漸變至5.0 m，正線和二線分別按單線采用平分中矢法做曲線布置，由于本橋采用橋墩的頂帽橫向尺寸為6.0 m，所以32號至35號橋墩宜采用雙線橋墩，橋墩位置由正線按單線做曲線布置確定，橋墩橫向軸線垂直鐵路正線，墩身及頂帽托盤橫向尺寸需根據(jù)線間距適當(dāng)加長;二線梁在布置時仍以單線按平分中矢法做曲線布置，計(jì)算偏角及偏距時需調(diào)整梁端梁縫值，使梁軸線交點(diǎn)位于橋墩橫向軸線上，如圖3所示。

圖3 二線調(diào)整梁縫示意

圖3中F1和F2為二線在按單線做曲線布置時梁縫的計(jì)算值，Δ1和Δ2為調(diào)整梁縫后的梁縫加寬值。

(3)第1孔至第31孔

本橋起點(diǎn)處鐵路線間距為13.0 m，第31孔梁右端31號橋墩處鐵路線間距為6.23 m，所以第1孔至31孔梁正線和二線墩臺可以分別設(shè)置為單線墩臺，鐵路正線和二線可分別按單線做曲線布置而相互不受影響。

(4)第42孔至曲線終點(diǎn)

第42孔梁左端41號橋墩處鐵路正線與二線的線間距為4.47 m，從41號墩至曲線終點(diǎn)，鐵路正線與二線的線間距為4.47 m等線間距，此段簡支梁可按扇形布置法以左線為基準(zhǔn)進(jìn)行曲線布置。

3 結(jié)語

本橋曲線布置的難點(diǎn)在于從單線布置至雙線布置的過渡，在過渡段的曲線布置中，充分利用了簡支梁標(biāo)準(zhǔn)圖的適用條件(不等線間距雙線橋在橋上線間距變化不大于15 cm的情況下，雙線梁可按最大線間距等寬布置)，每孔梁均按梁左端的最大線間距等寬布置，雖然每孔梁在梁縫處有參差不齊，給人行道板的安裝造成麻煩，但是并不影響梁的整體安全性，同時避免了采用平行布置法進(jìn)行曲線布置的繁瑣計(jì)算以及其對支座受力的不利影響。

本文介紹的方法雖然能解決單線至雙線過渡段鐵路梁式橋的曲線布置，但并不具有普遍適用性，在實(shí)際鐵路設(shè)計(jì)中，如果條件允許，建議設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量避免此種情況的出現(xiàn);如果無法避免，當(dāng)單線至雙線過渡段位于橋上，或是雙線鐵路橋位于變線間距段，則應(yīng)盡量將過渡段或全橋范圍的線間距變化值控制在15 cm以內(nèi)，這樣整個過渡段或者全橋都可以按照最大線間距等寬度布置雙線梁，避免了梁端出現(xiàn)參差不齊的情況，既能夠滿足雙線梁的整體安全性，又不會對梁側(cè)人行道板的安裝造成影響。

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