谈曲线梁桥的设计

2012-08-21赵宏亮

山西建筑 2012年24期

赵宏亮

(山西晋城公路规划勘察设计院，山西晋城 048026)

1 工程概述

在特殊的条件限制下，为了满足路线纵坡的要求，就要相应地延长路线长度，因此路线线形的曲折几乎是不可避免的;在这些地段往往还要跨越一些构造物，为了保证线形的顺畅，服从路线的整体走向，曲线形桥梁的设置就显得尤为必要。这种结构桥下墩柱少，空间视野开阔，而且整体桥型美观轻巧，富有时代感。

煤矿场区大桥桥梁孔跨布置为3×(4-20)钢筋混凝土现浇箱梁。20 m跨径现浇箱梁采用单箱双室结构，悬臂长1.5 m，梁高为1.4 m;桥墩采用柱式墩，桩基础;桥台采用柱式台，桩基础。现浇箱梁采用满堂支架和钢管柱架设槽钢支架现浇，桥面铺装为5 cm～15 cm现浇混凝土调平层和10 cm沥青混凝土(见图1)。

图1 某煤矿场区大桥

该桥平面位于直线和圆曲线(半径:110 m，左偏)内，墩台径向布置。考虑到桥梁位于较小曲线半径上，墩台支座均采用双支座，支座间距6.5 m。本桥采用的技术标准如下:

1)汽车荷载等级:公路—Ⅰ级;

2)桥面宽:0.5 m+10 m+0.5 m;

3)设计行车速度:20 km/h;

4)地震动峰值加速度系数为0.05。

下面以该大桥的设计为例，对曲线梁桥在设计过程中的桥位选择、跨径选择、桥梁断面选择等方面进行阐述。

2 桥位选择

根据现场实际情况可知，桥梁的布设位置只有两个，一个是从煤运道路所在孔的输送带下方通过;另一个是从输送带的上方较低的部位通过。根据现场测量结果得到:在满足净空高度的条件下，从输送带下方通过的路线纵坡达到10%，不但不利于煤运车辆的安全，更不利于桥梁的布设;最后我们选择从输送带的上方较低的部位通过。

3 跨径选择

由于该桥大部分处于曲线内，而曲线桥梁设计主要是其半径的取值大小。曲线梁桥在受力后会产生弯矩和扭矩，这两种作用的组合产生的效应互相影响，使得设计人员在进行受力分析时十分复杂。根据长期以来的实践证明，曲线桥和直线桥在同跨径时其跨中弯矩较大，但是在计算时如果两种桥跨中弯矩非常接近时，曲线桥可以按直线桥进行设计。本桥选择跨径时拟定了18 m和20 m两种进行了现场布孔。结合现场实际情况和业主意见，最终确定采用20 m跨径进行设计。

4 桥梁横断面选择

根据JTG D20-2006公路路线设计规范规定，二级公路、三级公路、四级公路的圆曲线半径不大于250 m时，应设置加宽。该桥位于110 m半径的曲线上，应该采用第1类加宽值0.8 m。在设计行车速度为20 km/h时，行车道宽度为3 m。为了使桥梁上部结构设计时趋于简便，加上两侧人行道宽度，桥梁横断面宽度采用11 m。

5 支座的设置

对于曲线梁桥来说，在支承线上设置坚固的横梁对于改变支承线处的结构内力是非常有效的，设计时为了让该桥在长期的作用下能够自由伸缩，本桥墩台支座均采用双支座，在每联箱梁中墩处设一个固定盆式支座和一个单向支座(仅允许在横向有位移)，在其余墩台上均设置一个双向盆式支座和单向盆式支座(仅允许在纵向有位移)。这样的支座设置可以使曲线梁桥的所有位移都朝向一个固定点(中墩)(见图2)。

图2 桥梁支座设置图

6 横隔梁及横隔板

根据JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第9.3.2条规定，内径小于240 m的弯箱梁应设跨间横隔板，其间距对于钢筋混凝土箱形截面梁不应大于10 m;因此该桥除在箱梁两端设置端横隔梁外，在跨中还设置中横隔梁，这样不但可以减轻腹板受拉翼缘的水平径向力，而且可以起到阻碍梁肋转动的作用。