浅析斜弯桥的布梁设计

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摘要：位于曲线中的预制斜弯梁桥，可以通过合理的布梁设计，来满足公路平面线形及结构受力要求，从而加快施工进度，降低施工难度。

关键词：布梁设计 预制 斜弯梁桥

1 概述

伴随交通事业的快速发展，标准化程度高、施工进度快的预制结构在桥梁工程中广泛应用。为适应地形、地物及其它要求，公路的平面线形以曲线为主，位于曲线中的预制梁桥，需要通过合理的布梁设计来满足线形要求，降低施工难度。

2 布梁设计中几个基本参数的推导

2.1 圆曲线矢高E值推导 基于预制梁的特性，梁板预制施工过程中很少出现按曲线放样主梁的情况，而是采用弯桥直做施工，曲线线形通过调整内外边梁悬臂长度实现，矢高E值是表征该调整幅度的重要参数，它决定布梁方案的选择，如图一所示。

由几何关系可得：

θ1=θ/4 （1）

E=（L′/2）*tanθ1 （2）

因θ很小，故L′≈L tanθ1≈θ1

E=（L/2）*（θ/4）=L2/（8*R） （3）

2.2 曲线桥内外弧长差ΔL的推导 有些情况下，预制斜弯梁桥还需要通过调整梁长实现曲线线形，曲线内外弧长差ΔL是表征梁长变化范围的参数，如图二所示。

θ=L/R （4）

L1=（R+B/2）*θ （5）

L2=（R-B/2）*θ （6）

ΔL= L1-L2=（B*L）/R （7）

3 布梁方案设计

3.1 平行布梁 当曲线半径较大，桥跨总长不是很长的情况下可以考虑平行布梁方式。布梁过程如下：以桥跨起终的连线作为布梁基线，均分布梁基线，将其法线旋转至设计角度得到墩台轴线，按梁板的宽度偏置布梁基线与墩台轴线相交得到各片主梁的梁位。如图三所示。

为实现曲线线形需要调整内外边梁的悬臂长度，调整的范围取决于上述的矢高E，E值不能太大，对于空心板结构E值可以设置为小于10厘米，对于小箱梁或T梁E值可以设置为小于25厘米，还可以根据实际的情况将E设置为其它值。以26米宽路基的高速公路为例，（表一）列出了不同的跨径组合在不同曲线半径下的调整范围。

根据预先设置的E值可以大致推算出平行布梁的适用范围。从平行布梁的原理可以看出，全桥的墩台中心线均平行，从而保证每跨内梁板长度相同、板两端的角度相同，下部的盖梁尺寸亦相同。对施工来说平行布梁是最方便的布梁方式，它只需一套模板，甚至不用调整模板就能将所有梁板预制好。当然由表一可以看出平行布梁的适用范围相对较窄，位于大半径曲线中的单跨或多跨中小跨径桥梁才能适应此种布梁方式。

3.2 径向布梁 采用平行布梁内外边梁悬臂长度调整幅度过大时，可以考虑采用径向布梁。径向布梁时，先作出各跨布置线与路线交点处曲线的法线，将法线旋转一个设计角度后得到各墩台盖梁的中心线，如图四所示。径向布置保证了墩台盖梁中心线与曲线切线方向的夹角相同，但同一跨前后墩台盖梁中心线不平行，故布梁后各片主梁梁长不同，内外边梁梁长差值即为内外弧长差。

径向布梁的偏置基线有两种：①相对于墩台中心连线偏置，偏置基线为直线，如图五所示。②相对于路线中心线偏置，布梁时首先按照每片主梁的宽度偏置设计中心线，定位出偏置后曲线与墩台盖梁中心线的交点，再分别连接前后两盖梁上的交点，便得到各片主梁的中心线，偏置的基线为曲线，如图六所示。

对于正交桥梁上述两种偏置方式的结果相同，对于斜交桥梁情况则存在差异。相对于路线中心线偏置的斜交桥梁，同一跨相邻主梁的中心线不平行。对于空心板梁这类没有湿接缝的结构，偏置的基线采用路线中心线相邻的主梁会出现冲突的现象，应尽量避免这种偏置基线，而采用墩台中心连线作为桥梁偏置基线。对于T梁和小箱梁结构，因具有较宽的湿接缝，同一跨前后接缝的宽度可调整，故偏置的基线可采用路线中心线。

采用径向布梁方式内外边梁悬臂的调整幅度E=L2/（8R），式中L为单跨跨径，若E值仍较大，可在上述布梁方式的基础上将所有主梁整体向曲线外侧偏移E/2值，这样内外边梁悬臂长度调整的幅度降为E/2，需要注意的是所有的下部结构相应需偏移E/2值。

采用径向布梁的桥梁，因主梁长度不同，施工时需调整，对于梁长变化幅度小的，施工时可等长度预制，架梁后通过调整封锚端或现浇横梁的厚度实现梁长变化。若梁长变化幅度大则需按实际梁长预制。

4 结论

曲线中的斜弯桥布梁较为复杂，对上下部的几何尺寸影响较大，设计时务必选择合理的布梁方式，结合合淮阜、六潜高速、黄塔桃等高速公路及G205、S314等国省道建设项目的实践，上述布梁方式能很好的解决施工遇到的实际问题，为今后类似项目的桥梁设计提供有益参考。

参考文献：

[1]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范.

[2]桥梁大师CAD系统用户手册.北京跨世纪软件有限公司.