关于斜弯桥的设计等问题探讨

关于斜弯桥的设计等问题探讨

马家涛

广州市恒津路桥设计咨询有限公司广东广州510000

摘要：随着路桥行业在迅猛发展，结合多年公路桥梁设计工作的经验，本文对在斜弯梁桥在设计过程中需要考虑以及注意的问题进行探讨分析。通过实际工程的应用，选择适宜的桥型方案保证桥梁设计更合理、施工更方便以及经济和美观。

关键词：斜弯桥；桥跨布设；斜弯桥设计要点

随着基础建设的发展，人们对桥梁的美观和安全使用要求也越来越高。伴随高等级公路的快速发展，斜弯坡桥被广泛应用于工程中。斜弯梁桥在日常中能够很好的适应地形和环境的限制，但是斜弯桥形状的特殊性让很多设计着觉得棘手，其实斜弯桥的基本设计原理与一般桥梁并无多大差别。为满足公路线形要求，桥梁布跨要求应合理的设计，符合工程适用性、经济性要求。

一、公路斜弯桥设计要点

1、斜弯桥梁的一般布设

在弯道的斜交桥梁设计中，一方面，需经济、适用、美观，并与周围环境相协调。另一方面，桥型布置应和公路路线线形一致、协调，桥梁应采用结构简单，构件类型少，利于机械化的生产装配等条件。

桥梁布置孔数在1~3孔时，墩台一般采用平行布置，上部预制构件为平行布置，优点在于同一孔上部预制构件统一尺寸。在桥梁位于曲线半径较小的弯道上时，采用平行布置会有少许偏差，对于3孔桥墩宜按折线形平行布设。桥台前后的轴线和路线的斜交角不同导致其前后孔墩台柱距、尺寸、支座位置有差别，构造尺寸和斜角也不一致，设计上相对琐碎，施工较不方便。

斜交桥梁孔数在3孔以上时，墩台一般采用法向布置，上部预制构件一般采用单孔桥面布置梁板的片数，上部预制构件采用径向布设，各梁板轴线端部分布在同一半径上，同时，同一孔的各片梁板布置不平行情况，应对进行铰缝宽度调整；主要使下部构造统一尺寸，保证支座位置、桥墩帽梁尺寸、柱距均相同，因此，斜交桥梁布置多孔时，墩台一般宜采用法向布置，对设计和施工较为方便。

斜弯桥在左右幅分离式的设计中，左右幅桥墩台一般应分开设计，特别在曲线半径相对小、斜交角度较大时，桥梁左右幅的墩台尺寸相差较大，应采用不同的参数控制和对梁进行尺寸计算，推算桥梁左右幅各自的斜交角后，再对设计进行细化，使桥墩台左右幅布置的误差相应减小。

2、斜弯梁桥的结构设计

（1）弯桥的结构受力特点如下：一方面，受曲率的影响，在耦合作用下，同样跨径直线桥小于弯桥的变形，弯桥外边缘的挠度大于内边缘的挠度，曲率半径越小、桥越宽，这一趋势明显，另一方面，弯桥即使在对称荷载作用下，但是因曲率的存在，其它截面也将表现出不对称性。另外，弯桥的支点反力有外侧变大、内侧减小的倾向，弯桥中预应力效应对支反力的分配有较大影响，这是因为传到端部的扭矩必须靠支撑之间形成抗力矩来抵抗。

从对斜弯桥受力特点分析来看，其与正桥的受力有很大的不同，通过基本理论的推导和借助软件验算，可以加强对斜弯桥受力特点的分析，在进行斜弯桥的设计过程中，应根据具体的受力特点和工程实际情况进行设计。

（2）在进行桥梁配筋设计时，斜弯桥弯矩的分布相对直桥复杂，应充分考虑扭矩效应因素，在腹板侧面布置较多受力钢筋，较直桥等跨径在其截面上下缘处考虑配置较多的抗扭箍筋钢筋，另外，为提高钢筋的效率，钢筋的布设方向也需与主弯矩方向保持一致。

（3）在斜弯梁桥截面设计时，应在桥跨范围内布设一些横隔板，加强横桥向刚度并保证桥梁的稳定性。对于发生较大变化的截面，应考虑布设渐变段过渡，以减小应力集中效应影响。

（4）下部支承方式的设计。中间支承通常分为两种类型：单支点铰支承和抗扭型支承。可遵循以下原则选择支承方式：①桥宽B≤12m、曲线R≤100m半径的桥梁，因主梁扭转作用的较大，在预应力钢束径向力的作用下，扭转变形和主梁横向扭矩较大。②桥宽B＞12m、曲线R＞100m半径的桥梁，其对主梁横向稳定性要求高，主梁扭转作用较小，在中墩位置宜采用的多支座、多柱的支承方式，其要求需具有较强抗扭性。

（5）设计过程中其它需注意的问题：①中墩所有的支座，可采用普通板式或盆式橡胶支座，以尽可能横桥向位移固定；②桥长大于100m时，可采用盆式橡胶支座，梁端支座应能顺桥向横桥向位移固定和自由滑动；③当斜弯梁各墩和桥均比较宽时，在温度变化时，墩顶产生的横桥向水平作用力下曲线梁水平弯曲变形比较大，尤其是当所有中墩支座均为横桥向位移固定时。

二、结合某实际工程分析公路斜弯桥设计问题

根据本人工作中负责项目实例，路线全长18.125公里，为一级公路，双向六车道，沥青砼路面结构。其中广昆高速跨线桥采用分幅设计，单幅桥宽15.75m；左幅桥长317m，跨径组合：4×25m+2×30m+6×25m；右幅桥长342m，跨径组合：5×25m+2×30m+6×25m。桥梁纵向同路线设计，正常横向坡度均为2.0％。

本桥上部结构采用装配式预应力混凝土先简支后结构连续小箱梁，梁高160cm（30m小箱梁）和140cm（25m小箱梁），桥墩轴线与路线中线夹角75度。桥面铺装为10cm厚C50混凝土现浇层+防水层+11cm厚沥青混凝土桥面铺装。

本桥桥位地层由第四系人工填土（Q4ml）、坡积层（Q3dl）粉质黏土、残积层（Q3el）粉质黏土及华力西期（晚古生代）花岗岩（γ4）组成；地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，抗震设防烈度为6度。场地地下水主要赋存方式为基岩裂隙水，水质较好，对混凝土结构具微腐蚀性。

主桥下部结构采用单排双柱式矩形墩，桩基接承台基础，桥墩尺寸为2.5×1.0m，盖梁高度为1.7m，宽2.0m，承台高1.5m桩基直径为1.2m，引桥下部结构采用单排桩两柱式圆形桥墩、埋置式桥台。桥墩桩径均为1.6m，柱径为1.4m（过渡墩为1.5m），柱间距为8.8m（垂直投影长度），盖梁高度为1.6m，桩间于地面设置系梁；桥台桩径均为1.6m，桩间距5.8m，台帽高1.4m，宽1.7m。

1、构造处理

1）浇筑箱梁混凝土前应严格检查伸缩缝、泄水孔、护栏、支座等附属设施的预埋件是否齐全；施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置的准确性；预制梁顶、底板及腹板较薄，施工单位应选用合适的骨料粒径并做好配合比试验；梁端2m范围内及锚下混凝土局部应力大、钢筋密、要求早期强度高，应充分振捣密实，严格控制其质量。

2）钢绞线的弯折处采用圆曲线过渡，管道必须圆顺，预制箱梁定位钢筋在曲线部分以间隔为0.5米、直线段间隔为1.0米设置一组，顶板负弯矩钢束的定位钢筋每间隔1.0米设置一组。

3）梁安装务必做到板与支座全面密贴，避免支座脱空。支座定位后可采用环氧树脂粘贴在垫石上，并应准备1~2mm钢板用来垫平梁板底4个支座可能产生的脱空情况。

3、安装控制

1）箱梁采钢束兜底板方法吊装，吊点位置到背墙前缘线或桥墩中心线的垂直距离采用0.9米，横桥向距离悬臂根部0.1米。

2）箱梁安装就位后，应先浇注小箱梁湿接缝，浇筑混凝土前，必须清除结合面上的浮皮，并用水冲洗干净后方可浇筑接缝混凝土，接缝缝混凝土必须振捣密实，待混凝土达到85％设计强度后，再浇注桥面现浇层等其他工程。

3）在施工中时应先进行复核计算，保证在安装梁板时准确就位。当无法准确就位时，可根据数据大小需要对梁板预制宽度进行调整。在安装宽度比标准桥面宽度小的一侧，可调整接缝宽度，来保证梁板位置的准确性。

4）施工时应确保锚垫板与预应力束垂直，垫板中心应对准管道中心，在管道密集部位及锚固区，应严格控制混凝土的振捣及养生，确保混凝土的质量。

三、结束语

综上所述，斜梁桥设计是一项复杂、繁琐的工作，实际设计的过程中应该综合考虑工程实际要求以及实际地质条件等诸多因素选择合适的桥跨，解决好斜梁桥的设计理论方法、受力特点、构造特点及施工要点等问题，能更好的指导斜梁桥的设计和施工。确保斜梁桥设计的安全性、科学性、合理性、经济性。

参考文献：

[1]交通部标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015

[2]交通部标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007

[3]程健张磊公路桥梁桩基设计应注意的问题科技创新与应用2012（08）