橋梁預(yù)偏心問題解析

1、.,橋梁預(yù)偏心解析,中鐵航空港重慶第四分公司 工程部 候建林 電話qq：524180800 2016.02.20,.,鐵路曲線橋梁是具有復(fù)雜力學性能的空間結(jié)構(gòu)體系，為了保證曲線橋梁的安全，一般采用了合理的支點預(yù)偏心方法可以減小曲線橋梁的內(nèi)力、變形以及支座反力，高墩和小半徑皆為曲線橋梁的不利因素，對高墩小半徑曲線橋梁設(shè)置支點預(yù)偏心至關(guān)重要。但在設(shè)置預(yù)偏心的同時也給橋梁的空間定位工作提出了新的特有的要求。,.,第一部分、橋梁的組成及分類,1、橋梁的組成： 傳統(tǒng)的說法：上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)、附屬系統(tǒng) 現(xiàn)在的提法：有“五大部件”和“五小部件”組成 五大部件：橋跨結(jié)構(gòu)、

2、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺、墩臺基礎(chǔ) 五小部件：橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明,.,2、橋梁的分類,按結(jié)構(gòu)分類： 梁式橋 拱式橋 剛架橋 懸索橋 組合體系：連續(xù)剛構(gòu)、斜拉橋,.,.,第二部分、橋梁在曲線上及坡道上的布置,一、鋼筋混凝土梁橋在曲線上的布置原則與基本概念,.,1、梁的布置,設(shè)在曲線上的鋼筋混凝土簡支梁式橋，每孔梁仍是直的，于是各孔梁中線的連接線成為折線，以適應(yīng)梁上曲線線路之需要。但若按圖1所示布置，使線路中線與梁的中線在梁端相交，則由圖可以看出，線路中線總是偏在梁跨中線的外側(cè)，當列車過橋時，外側(cè)那片梁必然受力較大；況且列車運行時要產(chǎn)生離心力，使外側(cè)的一片梁受力較大的現(xiàn)象更

3、加嚴重。,.,為了使兩片梁受力較為均衡，合理的布置方案應(yīng)把梁的中線向曲線外側(cè)適當移動。一般情況下梁的布置有兩種方案：,.,（1）平分中矢布置：在跨中處梁的中線平分矢距f，即梁的中線與線路中線的偏距f1=f/2；在橋墩中線處梁的中線與線路中線的偏距e=f/2。這種布置的特點是內(nèi)外側(cè)兩片梁的偏距相同（f1=e=f/2），故兩片梁的人行道加寬值相等。,示意圖,.,（2）切線布置：在跨中處梁的中線與線路中線相切，即偏距f1=0；在橋墩中心處梁的中線與線路中線的偏距為e=f。,示意圖,.,梁的布置有兩種方式，按具體情況選用。 我國鐵路標準設(shè)計，對曲線上的橋梁布置方案，按應(yīng)力檢算結(jié)果來選用。 在實際工作中

4、，對曲線上的橋梁布置方案，按跨度和半徑在標準圖中查閱。 當中矢f值很小時，可采用平分中矢布置，也可采用切線布置。,.,2、基本概念,示意圖,橋墩工作線,橋墩橫軸,弦線,線路中線,偏距,橋墩縱軸,.,橋梁工作線：在曲線上橋，各孔梁中心線的連線是一折線，稱橋梁工作線。 橋墩軸線：過橋墩中心作一直線平分相鄰兩孔梁中心線的夾角，這個角平分線即橋墩橫軸；過橋墩中心做橋墩橫軸的垂線為橋墩縱軸。 橋墩中心（無偏心）：過橋墩中心線之交點是橋墩中心。 橋墩中心里程：用橋墩橫軸與線路中線的交點表示的里程。,.,偏距：橋墩中心與其對應(yīng)點之間的距離。 弧距：兩相鄰橋墩中心對應(yīng)點之間的曲線長度稱為弧距。但邊孔之弧距為橋

5、臺胸墻至橋墩中心對應(yīng)點之間的曲線長度。 交點距：兩相鄰橋墩中心或相鄰兩交點（梁中線與相鄰的左、右兩梁中心線的交點）之間的距離稱為交點距。但邊孔的交點距是橋臺胸墻中點與相鄰橋墩中心之距離。 偏角：兩相鄰梁中心線之轉(zhuǎn)角稱為偏角。 弦切角：梁中心線與橋墩中心處線路中線的切線之夾角稱為弦切角。,.,3、梁縫,為了適應(yīng)梁和墩臺的施工誤差和溫度變化的影響，相鄰兩孔簡支梁的梁端應(yīng)留有空隙。對鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁，當跨度l16m時，梁縫為6cm;當跨度l20m時，梁縫為10cm。 最小梁縫：曲線內(nèi)側(cè)道碴槽最外邊緣的距離；在梁的中線上，梁縫還有相應(yīng)增值。,.,二、橋墩布置,1、曲線橋測定橋墩中心位置有兩

6、種方法： （1）、弧距法：根據(jù)各孔橋跨的弧距與橋墩偏距來測定橋墩中心位置。 （2）、偏角法：根據(jù)橋梁工作線的偏角與交點距來測定橋墩中心位置。,.,2、無偏心布置：橋墩中心位于相鄰兩梁中線之交點；橋墩橫軸為相鄰兩梁中線夾角的平分線。橋墩布置圖如下：,示意圖,無偏心橋墩切線布置,.,3、有偏心設(shè)置：由相鄰梁中線交點，沿橋墩橫軸向曲線外側(cè)移動一預(yù)偏心值，作為橋墩中心?；A(chǔ)、墩身、墩帽均應(yīng)照此施工；但支撐墊石應(yīng)按橋梁工作線施工，不設(shè)預(yù)偏心。布置如下圖所示：,圖,.,如遇設(shè)有橫向預(yù)偏心的橋墩，則應(yīng)由兩相鄰梁中線交點（a點），沿橋墩橫軸向曲線外側(cè)移動一個預(yù)偏心值（aa），作為橋墩中心(a)，如圖4所示。基

7、礎(chǔ)、墩身、墩帽均應(yīng)照此施工，但墩帽上支承墊石應(yīng)按橋梁工作線施工，不設(shè)預(yù)偏心，如圖5、6所示。,.,圖5,.,4、注意事項：,1）、鐵路單線橋梁的曲線半徑r2000m時，曲線橋墩可不設(shè)橫向預(yù)偏心，但設(shè)外矢距，即：線路中心坐標沿法線方向向曲線外側(cè)偏移偏距e值后為橋墩中心。 2）、鐵路單線橋梁的曲線半徑r2000m時，曲線橋墩設(shè)橫向預(yù)偏心和外矢距，即：線路中心坐標沿法線方向向曲線外側(cè)偏移偏距e值和預(yù)偏心值后為橋墩中心。,.,3）、鐵路單線曲線橋臺不設(shè)橫向預(yù)偏心，橋臺有直線布置和折線布置兩種方案,應(yīng)根據(jù)橋臺尾處橋臺中線與線路中線的偏距值大小而選定方案。 4）、鐵路雙線曲線橋墩不設(shè)橫向預(yù)偏心，但設(shè)外矢距

8、。 5）、縱向預(yù)偏心：鐵路橋梁橋跨為不等跨時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖確認是否設(shè)有縱向預(yù)偏心，即梁縫中心線與橋墩中心線不重合，一般橋墩中心線向大跨方向偏移。,.,不等跨橋墩頂帽,6、以上所述橫向、縱向預(yù)偏心設(shè)置僅限于普通鐵路曲線橋梁施工的一般情況，具體應(yīng)以施工圖紙或通用圖紙為準，施工中應(yīng)熟悉圖紙（設(shè)計圖紙及通用圖紙），做到心中有數(shù)，避免出現(xiàn)錯誤。,.,三、橋臺布置,（一）布置原則 曲線橋臺有兩種布置方案：直線布置、折線布置 方案的選擇應(yīng)根據(jù)臺尾處橋臺中線與線路中線的偏距值來確定方案。 1、直線布置 當臺尾處偏距d10cm時，橋臺可采用直線布置，即橋臺中線與相鄰梁的中線在同一根直線上。具體布置如下圖所示：,

9、.,2、折線布置 當橋臺按直線布置d10cm時，則橋臺應(yīng)按折線布置。有以下兩種情況：,.,（1）當梁之跨度l16m時，應(yīng)將臺尾中心置于線路中線上，即臺尾處偏距e=0，如下圖所示：,.,（2）當l16m時，又分兩種情況：a、臺尾處偏距e=0，適用于臺尾處不出現(xiàn)負角的情況。如下圖所示：,.,b、較短的橋臺，若使臺尾處偏距e=0，則有可能臺尾出現(xiàn)負角。遇此情況，應(yīng)使臺尾處偏距等于臺前偏距，即e臺尾=e臺前。,.,臺尾是否出現(xiàn)負角的判定： 當臺尾出現(xiàn)負角時，臺前e值必滿足下列不等式：,式中 e臺前偏距； 橋臺長度； r圓曲線半徑；,.,.,.,.,.,第三部分：實例,下面就以某大橋施工中未按設(shè)計要求設(shè)

10、置預(yù)留偏心值的實例來闡述鐵路線路曲線橋梁對測量的影響。某大橋原設(shè)計曲線要素為： r=800 l=60 zh：dk9+013.19 hy:dk9+073.19 yh:dk9+692.91 hz:dk9+752.91各墩臺布置參數(shù)如圖7、圖8所示,.,.,.,此大橋在實際施工過程中，由于相關(guān)人員忽略了曲線段橋墩基礎(chǔ)及墩身50cm的的預(yù)留偏心值，只考慮了線路偏距因素。前面已經(jīng)闡述鐵路曲線橋梁是具有特有的力學性能的空間結(jié)構(gòu)物，為保證鐵路的安全運行，尋求一種經(jīng)濟合理（不炸掉橋墩和保持原設(shè)計時速）的補救措施，成為研究的重點。 最終設(shè)計人員根據(jù)施工中各橋墩的實際位置和原設(shè)計線路，制訂出一套方案：局部變更線路

11、，即變更線路曲線要素為：,.,r=800 l=110 zh：dk8+988.19 hy:dk9+098.19 yh:dk9+667.72 hz:dk9+777.72 此次必線起點為： dk8+900 d1k8+900，改線終點為： dk9+900 d1k9+799.61，設(shè)內(nèi)業(yè)短鏈0.39m。 這樣變更后線路的原有的線路的線間距達到50cm，經(jīng)橋梁設(shè)計人員驗算滿足橋梁預(yù)留偏心50cm的要求，且未改變原設(shè)計時速。 設(shè)計人員根據(jù)各橋墩的實際位置和變更后的曲線要素，又重新調(diào)整了各橋墩的布置參數(shù)，3#墩原處于直線范圍，線路調(diào)整后位于緩和曲線內(nèi)，其換算半徑2500m，經(jīng)核算滿足相關(guān)要求。調(diào)整后具體布置參

12、數(shù)如圖9、圖10所示。,.,.,.,這樣只需要根據(jù)變更后的線路來調(diào)整支承墊石的位置以保證梁體順利鋪架。具體的各墩臺支承墊石及預(yù)埋錨栓孔的位置定位采用橋梁工作線為基線來確定。網(wǎng)線上橋墩臺支承墊石及預(yù)埋錨栓孔的具體位置測定如下：1）用測量方法放樣出工作線交點a（線路中心位置量出外矢距e值）來2）測量放樣出沿工作線方向距離為（30cm+梁縫）的橋梁工作線定線點1、23）同時放樣出與工作線垂直的距離為100cm的錨栓孔的橫向軸線點1、1、和2、2，即每個支座4個錨栓孔分部的中軸線中心點位置。,.,4）依據(jù)放樣定出的錨栓孔中軸線，按錨栓孔橫向間距51cm，縱向間距26cm來最終確定各個錨栓孔的具體位置。曲線上各橋墩預(yù)埋位置分布如圖11所示。,.,直線上橋墩臺支承墊石及預(yù)留錨栓孔的位置測量定步驟與曲線一致，此時工作線交點a即為線路中心位置。 在不需要炸掉橋墩和不改變原設(shè)計時速的情況下，這樣的補救措施可以說是最佳方案，通過這樣一個實例，我們對鐵路曲線橋梁的空間布置有