预应力钢筋混凝土标准梁在曲线上的布置

吕春英

0 引言

随着祖国经济的快速发展，在国内掀起了基本建设大高潮，国内高速铁路、高速公路迅速发展。在铁路、公路建设过程中，体现多、快、好、省的预应力钢筋混凝土标准梁受到广泛运用，标准梁由于有现成的图纸及成熟的施工经验，施工方便快捷且质量得以保证，在铁路、公路建设中得到大量应用。

在曲线上，预应力钢筋混凝土标准梁如何布置，既能满足标准梁设计的受力及线路线形要求，又能满足行车舒适度要求，在此作一个简单的介绍。

1 工程概况

京沪高速铁路济南黄河大桥是京沪高速铁路跨越黄河的重要通道，济南黄河大桥全长5 143.4 m。跨越黄河的主桥采用等高度刚性梁柔性拱方案，跨越南临黄大堤和北展大堤采用80 m预应力混凝土连续箱梁，其余引桥均采用32 m预应力混凝土简支箱梁。总体设计桥式为(1×32 m)简支箱梁+(54+80+54)m预应力混凝土连续箱梁+108×32预应力混凝土简支箱梁+(112 m+ 3×168 m+112 m)刚性梁柔性拱主桥+(44+80+44)m预应力混凝土连续箱梁+(10×32 m)预应力混凝土简支箱梁。

2 桥梁总体平面布置

桥梁总体设计时，以京沪左线(下行线)中心线为桥梁中心线(双线铁路，两线中心距5 m)。桥梁中心线在南、北临黄大堤之间部分按直线布置，过北临黄大堤后，设置了8 000 m半径的圆曲线、470 m长的缓和曲线(曲线长1 294.565 m，布置41跨32 m预应力混凝土简支箱梁)，然后向北以直线过渡至北分界线。桥梁在临黄大堤处以7 000 m半径的圆曲线、670 m长度的缓和曲线(曲线长403.363 m(设计范围内)，(44+80+44)m预应力混凝土连续箱梁一部分在曲线上，另外布有10跨32 m预应力混凝土简支箱梁)至南分界线，如图1所示。

3 钢筋混凝土梁桥及预应力混凝土梁桥布置原则

3.1 梁的布置

1)为了使标准梁在曲线上受力尽量接近均衡，曲线上桥梁中心线一般均采用平分中矢布置，如图2所示。

2)两跨梁间内侧最外边缘最小空隙，视其梁跨度不等而取不同值。

3)在曲线上的梁布置方法采用f1=f/2～0之间任何数值时，不需要验算其梁的强度，否则必须根据其相应的超载系数，验算内外梁的强度。

3.2 墩中心位置

1)两边梁等跨时，墩中心位于两相邻梁跨中心线的交点上，桥墩横向中心线为相邻两跨中心线的平分线。2)两边梁不等跨时，两相邻梁跨中心线的交点与桥墩中心线有一偏距。3)缓和曲线上梁的布置：桥梁跨越直缓点(ZH)时，直线端采用偏距E=0，缓和曲线端采用邻跨的偏距E值桥梁跨越缓圆点(HY)时，则其两端之偏距E值不等，一端以缓和曲线中矢公式计算，而另一端以圆曲线中矢公式计算。

4 济南黄河桥32 m预应力混凝土标准简支箱梁

4.1 梁的布置

1)针对济南黄河大桥总体布置，以南分界点为界，往北设置了约404 m曲线，以北分界点为界，往南设置了约1 300 m曲线。在曲线上济黄桥采用等跨的32 m预应力混凝土简支箱梁。将桥墩中心放在两相邻梁跨中心线的交点上。桥墩横向中心线为相邻两跨中心线交角的平分线上(在圆曲线上该线与曲线半径方向一致，而在缓和曲线上，该墩横向中心线与曲线半径方向有一偏角)。

为了使32 m预应力混凝土简支箱梁上的受力尽量接近均衡，对位于圆曲线及缓和曲线上的桥梁，其梁的中心线均采用平分中矢法布置。在济黄桥中，f1＞0，且f1＜f/2。

2)梁与梁间内侧最外边缘最小空隙采用10 cm。

4.2 墩中心位置

在曲线上如何确定桥墩中心线，如何确定梁缝的宽度，应考虑以下几点：

1)考虑梁跨放置在曲线上，其弦线偏角引起的梁缝增值(Δ1)及梁体外移偏角引起的梁缝增值(Δ2)(在济黄桥计算中，只考虑因弦线偏角引起的梁缝增值(Δ1)，Δ2=0)。Δ1的计算公式据桥墩在圆曲线上还是在缓和曲线上而有所不同。

2)考虑偏距E。济南黄河大桥梁跨分别布置在两段缓和曲线上(ls=470.073 m，l=669.88 m)，针对桥梁跨越直缓点(ZH)时，设计中直线端采用偏距E=0，而缓和曲线一端采用邻跨的偏距E值，当直线段较长时，则将整孔梁置于直线上时，那么邻跨梁端的偏距E以本跨为准。

而当梁跨跨越缓圆点(HY)时，那么其梁两端的偏距E值不相等，则梁的一端以缓和曲线中矢公式计算得出E值，另一端则以圆曲线中矢公式计算得出E值。

3)计算偏角α及全桥总偏角∑α值。

5 计算结果(仅列出其中一段曲线部分墩中心里程及偏角)

设计参数：

圆曲线半径R=8 002.5，缓和曲线长ls=470.073 m，∑α= 354.331 6'。

ZH：ZK8+520.034。

HY：ZK8+990.107。

YH：ZK8+1 344.857。

HZ：ZK8+1 814.930。

采用平分中矢法，得出结果见表1。

表1 曲线段简支箱梁墩位偏角表

6 结语

钢筋混凝土及预应力混凝土标准简支梁在曲线上应用广泛，在梁跨布置时，尽量采用等跨梁。当采用平分中矢布置时，宜取f1=f/2～0之间值。在计算墩中心里程及其偏角时，正确理解及应用各公式计算参数极为关键。针对各墩台的偏角，一定要用公式对全桥总偏角进行校核，当二者误差在10″范围内，可不进行重新计算。

［1］ 铁路工程设计技术手册《桥梁设计通用资料》［M］.北京：中国铁道出版社，2008.

［2］ 王 杰.钢筋混凝土梁桥加固改造技术探讨［J］.山西建筑，2010，36(5)：303-304.