用标准直板设计斜弯桥的布梁分析

杨新旋

(温州路桥工程设计所)

桥梁是道路的一个重要组成部分，除特殊的大型桥梁外，一般的桥梁线形均应服从路线走向，使桥梁完全融入道路线形中。近年来，我国正在加快山区公路的建设，部分路段常因地形的限制而需设计弯桥(曲线桥)，以达到线形流畅、经济合理、适应景观的效果。

相比普通直桥，弯桥的设计和施工要复杂地多，特别是斜弯坡桥的设计。设计弯桥不但增加了设计的工作量和周期，还增加施工难度及造价。此外，一般情况下，弯桥常需要现浇施工，即待桩基和桥墩台等下部结构施工完毕后才能对桥板等上部结构进行浇筑施工，其工期明显要长地多。由于弯桥在设计和施工上存在诸多不便，目前，对于一般的小桥，许多设计者青睐于“弯桥直做”。

1 弯桥直做设计原理

一般的弯桥设计是将位于曲线内桥梁的桥板直接做成符合路线平面线要求的曲线板，这种设计其结果计算比较复杂，需采用专业计算程序进行计算分析，上部结构将不能直接套用现有的标准图，不但增加设计工作量，且施工难度较大，工期较长，造价较高。

弯桥直做是在对弯桥设计中，将位于曲线内桥梁的桥板做成直线形(即用预制直板代替曲线板)，计算出起终点弦线和弧线之间的差值，根据实际情况适当移动桥梁中心线，通过调整边板悬臂长度和护栏平面位置等，逐渐达到预期的平面线形要求，图1。弯桥直做后可以避免出现大量的异型板，既减少了设计工作量，也降低了桥梁施工难度，同时还缩短了设计和施工周期。

对于跨径相对较小，曲线半径较大的单跨弯桥一般都可以通过调整边板的悬臂长度来完成桥面弯曲设计。弯桥直做的布梁方法根据墩台的相对位置关系一般分为两种，即墩台扇形布设和平行布设。

图1 弯桥直做示意图

1.1 墩台扇形布设法

墩台扇形布设法是将位于曲线内桥梁的各墩台与路线中心线均保持相同的交角，各墩台呈扇形分布，位于同一跨上的桥板长度均不相同，从内向外逐渐变长(图2)。该方法对于上部结构的设计工作量相对较大，不能直接套用已设计完成的标准板。但是，对于曲线半径较大、桥宽较小、同一跨内桥板长度相差较小的弯桥，可以采取调整桥板的封端长度来控制桥板的总长度。

图2 墩台扇形布设法示意图

需指出的是，对于需在河道中布置两个或两个以上桥墩的弯桥不太适合该布设法，特别是对于河道有通航要求的。因为，采用该方法布置后，各桥墩之间是不行的，河道中一般只有一个桥墩与河道平行，其他桥墩和河道的夹角不为零，将减小河道的过水断面和影响船舶通航。

1.2 墩台平行布设法

墩台平行布设法是将位于曲线内桥梁的各墩台相互平行布设，各墩台与路线中心线的交角不相等，而上部桥板长度相等，这样可以大大减少桥板的设计工作量，甚至可以直接套用已经设计完成的标准板。

同样需要指出的是，该设计方法不适合于曲线半径较小、桥梁全长较大的多跨弯桥。其主要原因是:一般情况，桥梁各跨位于同一个曲线上(即其曲线半径是相同的)，而对于标准桥板而言其边板的最大悬臂长度是受限制的(空心板最大悬臂长度一般为0.63 m)，这就导致单跨长度受限。又因桥梁各墩台都是相互平行的，墩、台的中心线与桥板的夹角是不同的，在桥梁孔数较多的情况下将可能出现部分墩、台中心线和路线中心线的夹角变得很小，致使部分墩台之间的净距变得很小，桥墩数量增加，从而影响桥下空间利用和增加工程造价。

图3 墩台平形布设法示意图

2 单跨弯桥直做案例分析

2.1 工程概况

某三级山区公路，设计时速度为40 km/h，双向2 车道，路基宽度8.5 m，路面行车道宽7.0 m。路线在K1 +324 处跨越河道，河宽10 m，需设置桥梁跨越。该桥梁位于圆曲线上，曲线半径R=60 m。桥梁采用单跨13 m 预应力混凝土空心板简支梁桥，河道与桥梁交角为90°，桥台为桩柱式，桥梁内侧加宽1.5 m，全桥宽达10.5 m，其横断面为0.5 m 防撞护栏+9.5m 行车道+0.5m 防撞护栏，桥面设超高，其横坡为6.0%。

2.2 布梁分析

目前，对于桥梁设计基本都采用专业的设计软件进行设计，如桥梁大师和桥梁通等，由于部分软件对桥梁上部结构(桥板)的施工图设计还不完善，特别是桥板的钢筋构造图。因此，为了减小设计工作量和施工难度，桥梁上部结构尽量采用已经设计完成的标准板。鉴于以上原因，对该桥采用墩台平行布设的方法进行弯桥直做。

对于桥梁的布梁，CAD 是最常用的绘图辅助设计软件，它不仅可以绘图，还具有强大的图形测量功能，可以借助CAD 软件进行模拟布梁，可以精确判断桥板的布设是否合理。

目前，常用的13 m 预应力标准板，桥板宽1.25 m，边板悬臂宽有0、0.25、0.38、0.50 和0.63 m。桥梁布设时，需保证桥梁净宽不小于9.5 m，两个桥台与道路中心线的交角是分别为83.79°和96.21°。经初步布梁，0、1#台桥宽为10.563 m(桥台横桥向)，桥梁跨中桥宽为10.5 m，8 块桥板组合宽度为10.0 m，剩余部分通过悬臂调整。

再对桥板平移后(横桥向)，经计算:内侧边板在桥台位置的悬臂长为0.463 m(最大悬臂值)，跨中悬臂长为0.075 m(最小悬臂值);外侧边板在桥台位置的悬臂长为0.101 m(最小悬臂值)，跨中悬臂长为0.426 m(最大悬臂值)。以上各边板悬臂值均小于标准板的最大悬臂限制值，通过调整各位置的悬臂值均可满足要求。

3 结 语

弯桥直做能够减少设计工作量和减小施工难度，缩短工期，降低工程造价。弯桥直做根据墩台的布设方式的不同有墩台扇形布设法和平行布设法，可以根据弯桥实际情况选择其布设方式。其中，墩台平形布设法能够很好适用于单跨斜弯桥的设计，桥梁上部结构能够直接套标准桥板，大大减小了桥梁上部结构的设计工作量和加快桥板的预制速度。

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