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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-08-21 12:07 熱度:
摘要:結合橋梁設計中對斜彎坡橋的設計工作實踐,介紹了斜彎坡橋輻射布孔設計原理和方法,以及清水河中橋的設計思路,通過輻射布孔,使橋梁在施工完成后線型與路線一致,保證了橋梁的美觀。
關鍵詞:輻射布孔、板長計算、蓋梁計算
隨著我國公路建設的快速發展,高等級公路的建設需要,以及路線線型指標的提高,直斜橋在實際的運用中已不能完全滿足日益發展的公路建設的需求,橋梁在跨越溝渠、河谷、障礙物時采用斜彎坡橋能夠很好地適應路線線型的曲線變化,體現了橋梁設計中的安全、經濟、適用、美觀的總要求。故在現有公路建設項目中,斜彎坡橋在中小跨徑橋梁中的應用越來越廣泛,下面就新疆維吾爾自治區省道223線石河子至151團場公路清水河中橋采用的輻射式布孔為例進行闡述。
1、工程概況
新疆維吾爾自治區省道223線石河子至151團場公路項目是按照平原微丘區二級公路的標準設計,橋梁凈空:11+2×0.5m。清水河中橋上部結構為4-20米預應力鋼筋混凝土后張法空心板,由于要服從路線及河流走向的總體要求,橋梁以135度跨越清水河,橋梁位于R=1200m的圓曲線內,在設計中,我們采用墩臺輻射布置的型式,即墩臺軸線與路線切線夾角均為135度,通過各跨板的折線布置,使橋梁與路線線型一致。詳見圖1
圖1
2、設計過程
本橋采用的空心板中板為1m寬,邊板為1.5m寬,一孔共用11塊板,由于橋梁位于圓曲線內,墩臺輻射布置,故每跨中的各板板長均不相同,但各跨之間相對位置的各板板長一致,設計過程如下:
(1)板長計算
如圖2所示,本橋跨徑為20m,即弧長為20m,圓曲線半徑R=1200m,則:
α=201200×1803.1415926=0.9549°,
β=(180-0.9549)/2=89.523°
γ=0.9549/2=0.477°
δ1=45°+0.477°=45.477°
δ2=135°+0.477°=135.477°
L6=RSinβ×Sinα=1200Sin89.523°×Sin0.9549°
=19.999m
則:
L1=L6-5tgδ1+5ctg(δ2-90)
=19.999-4.9174+5.084=20.166m
L11=L6+5tgδ1-5ctg(δ2-90)
=19.999+4.9174-5.084=19.832m
同理可計算出其余各板的實際板長:
L1=20.166-0.04=20.126mL2=20.094mL3=20.060m
L4=20.027mL5=20.027mL6=19.993mL7=19.959m
L8=19.927mL9=19.860mL10=19.826mL1=19.793m
圖2
根據以上結果可推算出板長計算公式:
L6=RSinβ×Sinα
Lx=L6±H│tgδ1│干H│tgδ2│
其中:
L:橋梁中心線處兩點的弧長
L6:橋梁中心線處兩點的直線長
Lx:各板直線長
H:各板距L6的垂直距離
R:橋梁所處線位的曲線半徑
α:圓弧所對應的圓心角
α=LR×57.2958
β:橋梁中心線處兩點間直線與曲線半徑的夾角
β=(180-α)/2=(180-LR×57.2958)/2
γ:圓弧切角
γ=α2=L2R×57.2958
δ:橋梁中心線處兩點間直線與蓋梁(橋臺)軸線夾角
δ1=180-θ+γ
=180-θ+L2R×57.2958
δ1=θ+γ
=θ+L2R×57.2958
θ:橋梁與路線前進方向的右角
由于本橋有十一塊不同板長的板,在實際施工中可采用先預制最長的板,然后根據由長到短的順序預制其余的各板,這樣既可節約時間也可節約模板。
(2)蓋梁長度計算
由于采用的是輻射布置,一塊板的兩端的斜交角度不一致,存在著小角度的偏差,蓋梁處的兩個板端存在一定的錯位,在蓋梁長度設計中應充分予以考慮。蓋梁長度計算公式如下:
蓋梁長度=板的垂直寬度+擋塊厚度Sinδ
用δ1、δ2分別代入公式中進行計算,蓋梁長度計算結果中兩者取大值。為保證擋塊與邊板外側的間隙一致,擋塊需設計成不等寬,如圖三所示。
圖3
3、設計結論
通過以上的分析計算,以板長為20m、斜交角為45度,橋寬12m為例,當半徑為400m時,最大板長為20.48m,當出現這種情況時建議對板的配筋重新進行計算,當重新計算不能滿足要求時可采用平行布置。
綜上所述,斜彎坡橋采用輻射布孔對于橋梁線型與路線線型保持一致起到了關鍵性的作用,而且隨著AUTOCAD的廣泛應用,在實際的設計過程中,可充分應用AUTOCAD的功能在電腦中以1:1的繪圖方式進行布孔,板(梁)長及橋臺(蓋梁)長度均可在AUTOCAD中量出,通過理論計算的結果與在AUTOCAD中直接查詢的結果可相互校核,使橋梁設計更加趨于合理,特別是當橋梁處于緩和曲線上時使用AUTOCAD直接查詢效果更佳。
文章標題:淺談斜彎坡橋的輻射布孔設計
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