低等级公路中小跨径斜交桥梁设计

刘贺强

(吉林市市政设计研究院有限责任公司天津一分公司)

在公路桥梁设计过程中，会遇到很过弯坡或者斜桥的设计和规划，对于斜桥来说，其受力的情况相对比较复杂。所以，对于这方面的计算也是相当复杂的。在实际的运算过程中，一般都是采用一些数值进行分析，很难采用精确的理论来解释。对于斜桥设计的计算方法主要有有限条法以及构造差异的方法等等。因为每一个斜桥的布置的构造不相同，所以，也只能采用不同的计算方法。

1 低等级公路中小跨径斜交桥梁的情况

在低级公路中，对于斜桥来说，一般情况下，由于跨比比较宽，抗击弯度的不同，还有需要倾斜的角度的不同以及支撑条件也各不相同，在进行横向分配的时候就会显得相对比较复杂。斜板的特性主要是荷重传递所具有的支撑点的距离比较短或者是用最短的距离进行分配，我们可以运用这个特征，主要的弯矩的方向与桥轴的方向无关，相关是中间的部位，这个中间的部位是谯周与支撑的直角方向。事实上，对于一些斜交桥来说，不但是有纵向的弯矩，在其他地方也有很大的弯矩。尤其是在钝角那个方向来说，弯矩也比较大，与跨度内的弯矩相比，这个负弯矩要大的多。所以，对于主钢筋来说，要面临着布局在钝角区域的分角线的一个垂直的方向，对于这个负弯矩来说，a角的增大，这个角也在不断的增大，就他们的分布范围来说，都在一个钝角的位置局限着，并且逐渐的消减。最大跨内弯矩比同等大小的正桥为小，MS1/2/2＜M1/2。在这个公式中，MS1/2是这个斜交桥的跨中主要的弯矩，M1/2是这个正交板桥的主要弯矩。主要是由于在设计钝角的位置的时候，存在一定的负弯矩，这样一来，跨中的正弯矩就能一点点的卸载，所以，这个结论的得出是有着一定的依据的，也是必然的。并且角度愈大，则MS1/2愈小。而这个角度为零时，两者相等，对于斜板桥来说，斜板桥的跨度一般都不大，在中间的部门与主弯矩相比，方向与与M1的方向不远，而自由边处的主弯矩方向则与自由边和边支撑垂线夹角的中间方向相接近，也即自由边的弯矩方向由跨中逐渐向自由边方向偏转。

与正桥不一样，斜桥的弯曲值主要在桥梁的中间集中，尤其是在在靠近钝角的那个部分集中，形状也不是对称的，对于这个桥来说，斜的角度越小，就与这个钝角的位置就越靠近。对于斜交板来说，在反方向的支撑力不是很均匀，对于钝角的方向来说，反力可能比正交桥大很多。而在钝角那个方位，反方向的力就会越变越小，在一定情况下，出现负值也不足为奇。斜板桥有着比较发杂的扭矩，正负扭矩交替产生，主要是在沿板的自由边以及支承边上。同时支承边处将承受相当数量的扭矩。随着斜交的角度不断的变小，在主梁的主要弯矩在不断的减少，对于横梁来说，随着板桥弯矩的不断增大，对于斜交的变化就越发的敏感，在主梁，其弯矩也在不断的减少，横向的弯矩就会越来越大。对于这些因为抗扭刚度引起的影响，对于边梁来说，就是比较明显的，而在中部的位置却显得比较少。在斜交板的整个平面内，进行位置移动和转动的时候是比较重要的，这样做的主要原因是温度不是一成不变的，一旦温度发生了变化，混凝土也会发生变化，产生收缩现象，再加上制动力和地震的力度等方面的原因引起的。在实际应用中，我们可以发现，斜交板会发生一定的爬行的现象，这样的横向斜边以及在比较长的对角线上进行延长，还会发生横向的位置移动，在移动的数值到达一定值的时候，在钝角的位置出现破损现象在所难免，桥台地方也不例外。因此，我们在建设斜交桥的时候，横向方面也要考虑到位置的移动数量，及时采取措施，防止位置移动的发生。。

2 低等级公路中小跨径斜交桥梁设计中斜板的计算

因为在低等级公路中小跨径斜交桥梁设计中斜板的受力面积与桥梁之间的跨比比较宽，并且这个受力状态与桥的斜交的角度有很大的关系。在《桥规》中有着明确的规定:当斜度小于或等于15°的时候，有的国家可能规定为20°的时候，按正交板桥计算，其计算跨径可取板的斜长;当斜度大于15°时按斜交板桥计算，取斜交板桥的斜长作为计算跨径，然后作为正桥来进行计算。就按一个二级公路的斜桥为主要例子进行计算，计算弯矩的时候，选择混凝土的时候，最好能选择那些钢筋布置在主要弯矩的方向，这是最理想的状态，但是实际生活中，这种状态不够好遇见，事实上也没必要。取斜交板桥的斜长作为计算的跨径，然后作为正桥来进行这个公式的计算，对于斜交角度先可以不计算在内，主要运用铰结的方法，主要是依据一个横向分配的原则来进行线路的计算，对于正桥的设计的弯矩可以为A，需要对于斜交的角度的影响进行充分的考虑在内，计算弯扭参数r值，Ka为斜角的折减系数，在斜交板的跨中设计计算的一个最大的弯矩为A max=Ka-A。

对于斜桥来说，在计算支点的时候，或者进行横向的分布计算的时候，这两个都需要采取一个影响混合横向分布的办法，主要的步骤可以分为:首先，先进行绘制坐标，不要计算斜交角，主要是对应的一些正桥的横向分布线坐标的绘制，其次，还要绘制这个方面的影响线，在每一个板处的纵向坐标进行计算，最后进行修正的时候利用杠杆的一个原理，从而得到一个支点的一个混合的横向分布的影响线。提出的这个影响线，首先就要进行不利方面的加载。那么这个加载要先对这个混合的影响线进行，尽最大可能的满足其中可能会产生的一些不利影响。进行支点剪力时的跨中的计算，除此之外，还要计算支点横向分布系数N支及N中加载纵向剪力影响线，这样才能计算支点剪力。对于跨中的剪力来说，是随着斜角的增大而不断的变大，这主要是因为斜板的一个扭曲程度与弯矩的这个梯度的增大所导致的结果。但是我们还要考虑到一个问题就是，在进行跨中剪力的时候不能控制设计，因此，我们在继续计算的时候，需要选择一些相似的正桥的荷载的横向分布影响线，这样在计算正桥的跨中剪力的数值就显得比较容易，再乘以递增的系数。斜桥跨中的的一个最大的弯矩与在跨中截面无关，只是斜度有着很大的关系。斜角越大，向钝角方向偏移也越多。

在实际生活中，对于低等级公路中小跨径斜交桥梁设计来说，在设计成的跨中是比较对称的，在实践中，可以在偏安全的在跨中保留一个水平的段。对于较重要的桥梁，八分点截面处尚需以不折减的弯矩值作比较。来确定设计最大弯矩值。根据上文的分析，随着我国经济的快速发展，公路建设也在日新月异的发展，尤其是一些特别的公路，或者要求比较高的公路，会有较高的技术指标要求。我们可以看出在进行低等级公路中小跨径斜交桥梁设计的时候，因为斜桥的负载的一个横向的分布，还有在受力状态等方面与正桥有着一定的不同之处，在设计计算的时候就不能与正桥相同。所以，在这些低等级公路中小跨径斜交桥梁设计中要充分把握适当的构造方式，选择合适的设计计算方法，这样才能保证等级公路中小跨径斜交桥梁建设的合理性和安全可靠性。

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