橋梁預偏心問題解析

橋梁預偏心問題解析目前一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

鐵路曲線橋梁是具有復雜力學性能的空間結構體系，為了保證曲線橋梁的安全，一般采用了合理的支點預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置支點預偏心至關重要。但在設置預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。目前二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點第一部分、橋梁的組成及分類1、橋梁的組成：傳統(tǒng)的說法：上部結構、下部結構、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：橋跨結構、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺、墩臺基礎

五小部件：橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明目前三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點2、橋梁的分類按結構分類：梁式橋拱式橋剛架橋懸索橋組合體系：連續(xù)剛構、斜拉橋目前四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點第二部分、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目前六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點1、梁的布置

設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)象更加嚴重。目前七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點為了使兩片梁受力較為均衡，合理的布置方案應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：

目前八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點（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。示意圖梁的中線橋墩中線弦線線路中線f目前九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點（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。示意圖梁的中線橋墩中線弦線線路中線f目前十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點梁的布置有兩種方式，按具體情況選用。我國鐵路標準設計，對曲線上的橋梁布置方案，按應力檢算結果來選用。在實際工作中，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。目前十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點2、基本概念示意圖橋墩工作線橋墩橫軸弦線線路中線βα偏距橋墩縱軸目前十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點橋梁工作線：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。目前十三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點偏距：橋墩中心與其對應點之間的距離。弧距：兩相鄰橋墩中心對應點之間的曲線長度稱為弧距。但邊孔之弧距為橋臺胸墻至橋墩中心對應點之間的曲線長度。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α。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β。目前十四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點3、梁縫

為了適應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留有空隙。對鋼筋混凝土梁和預應力混凝土梁，當跨度L≤16m時，梁縫為6cm;當跨度L≥20m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，梁縫還有相應增值。目前十五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點二、橋墩布置1、曲線橋測定橋墩中心位置有兩種方法：（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。目前十六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點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：

示意圖偏距E橋梁橫軸橋梁縱軸橋墩線路中線橋梁工作線無偏心橋墩切線布置目前十七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點3、有偏心設置：由相鄰梁中線交點，沿橋墩橫軸向曲線外側(cè)移動一預偏心值，作為橋墩中心?；A、墩身、墩帽均應照此施工；但支撐墊石應按橋梁工作線施工，不設預偏心。布置如下圖所示：

圖偏距E橋梁橫軸橋梁縱軸橋墩線路中線橋梁工作線預偏心值有預偏心橋墩切線布置目前十八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

如遇設有橫向預偏心的橋墩，則應由兩相鄰梁中線交點（A點），沿橋墩橫軸向曲線外側(cè)移動一個預偏心值（AA′），作為橋墩中心(A′)，如圖4所示?；A、墩身、墩帽均應照此施工，但墩帽上支承墊石應按橋梁工作線施工，不設預偏心，如圖5、6所示。

目前十九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點圖5目前二十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點4、注意事項：

1）、鐵路單線橋梁的曲線半徑R≥2000m時，曲線橋墩可不設橫向預偏心，但設外矢距，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R＜2000m時，曲線橋墩設橫向預偏心和外矢距，即：線路中心坐標沿法線方向向曲線外側(cè)偏移偏距E值和預偏心值后為橋墩中心。目前二十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點3）、鐵路單線曲線橋臺不設橫向預偏心，橋臺有直線布置和折線布置兩種方案,應根據(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橫向預偏心，但設外矢距。5）、縱向預偏心：鐵路橋梁橋跨為不等跨時，應根據(jù)設計圖確認是否設有縱向預偏心，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。目前二十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

不等跨橋墩頂帽6、以上所述橫向、縱向預偏心設置僅限于普通鐵路曲線橋梁施工的一般情況，具體應以施工圖紙或通用圖紙為準，施工中應熟悉圖紙（設計圖紙及通用圖紙），做到心中有數(shù)，避免出現(xiàn)錯誤。目前二十三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點三、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d≤10cm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：目前二十四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點2、折線布置當橋臺按直線布置d＞10cm時，則橋臺應按折線布置。有以下兩種情況：d≤10cm線路中線梁的中線橋臺中心線梁橋臺目前二十五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點（1）當梁之跨度L≤16m時，應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：

臺尾處切線橋臺中心線梁的中線線路中線橋臺梁E=0目前二十六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點（2）當L＞16m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：

臺尾處切線橋臺中心線梁的中線弦切角臺尾正弦切角E=0目前二十七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

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，應使臺尾處偏距等于臺前偏距，即E臺尾=E臺前。

線路中線橋臺中心線梁的中線橋臺梁E=0E臺尾E臺前目前二十八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

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；目前二十九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十三頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點第三部分：實例下面就以某大橋施工中未按設計要求設置預留偏心值的實例來闡述鐵路線路曲線橋梁對測量的影響。某大橋原設計曲線要素為：R=800L=60

ZH：DK9+013.19HY:DK9+073.19YH:DK9+692.91HZ:DK9+752.91

各墩臺布置參數(shù)如圖7、圖8所示目前三十四頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十五頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十六頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

此大橋在實際施工過程中，由于相關人員忽略了曲線段橋墩基礎及墩身50cm的的預留偏心值，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構物，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計時速）的補救措施，成為研究的重點。

最終設計人員根據(jù)施工中各橋墩的實際位置和原設計線路，制訂出一套方案：局部變更線路，即變更線路曲線要素為：目前三十七頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

R=800L=110

ZH：DK8+988.19HY:DK9+098.19YH:DK9+667.72HZ: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)橋梁設計人員驗算滿足橋梁預留偏心50cm的要求，且未改變原設計時速。設計人員根據(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)核算滿足相關要求。調(diào)整后具體布置參數(shù)如圖9、圖10所示。目前三十八頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前三十九頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點目前四十頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

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、2

3）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。

目前四十一頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點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。

曲線上各橋墩預埋位置分布如圖11所示。目前四十二頁\總數(shù)四十五頁\編于二十二點

直線上橋墩臺支承墊石及預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計時速的情況下，這樣的補救措施可以