橋梁預(yù)偏心問(wèn)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(xué)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(diǎn)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(duì)高墩小半徑曲線橋梁設(shè)置支點(diǎn)預(yù)偏心至關(guān)重要。但在設(shè)置預(yù)偏心的同時(shí)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(shuō)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(tái)、墩臺(tái)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(jiǎn)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(dāng)列車過(guò)橋時(shí)，外側(cè)那片梁必然受力較大；況且列車運(yùn)行時(shí)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(yán)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(dāng)移動(dòng)。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(diǎn)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(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，對(duì)曲線上的橋梁布置方案，按應(yīng)力檢算結(jié)果來(lái)選用。 在實(shí)際工作中

4、，對(duì)曲線上的橋梁布置方案，按跨度和半徑在標(biāo)準(zhǔn)圖中查閱。 當(dāng)中矢f值很小時(shí)，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(guò)橋墩中心作一直線平分相鄰兩孔梁中心線的夾角，這個(gè)角平分線即橋墩橫軸；過(guò)橋墩中心做橋墩橫軸的垂線為橋墩縱軸。 橋墩中心（無(wú)偏心）：過(guò)橋墩中心線之交點(diǎn)是橋墩中心。 橋墩中心里程：用橋墩橫軸與線路中線的交點(diǎn)表示的里程。,.,偏距：橋墩中心與其對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。 弧距：兩相鄰橋墩中心對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的曲線長(zhǎng)度稱為弧距。但邊孔之弧距為橋

5、臺(tái)胸墻至橋墩中心對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的曲線長(zhǎng)度。 交點(diǎn)距：兩相鄰橋墩中心或相鄰兩交點(diǎn)（梁中線與相鄰的左、右兩梁中心線的交點(diǎn)）之間的距離稱為交點(diǎn)距。但邊孔的交點(diǎn)距是橋臺(tái)胸墻中點(diǎn)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(tái)的施工誤差和溫度變化的影響，相鄰兩孔簡(jiǎn)支梁的梁端應(yīng)留有空隙。對(duì)鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁，當(dāng)跨度l16m時(shí)，梁縫為6cm;當(dāng)跨度l20m時(shí)，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(cè)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(lái)測(cè)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(diǎn)距來(lái)測(cè)定橋墩中心位置。,.,2、無(wú)偏心布置：橋墩中心位于相鄰兩梁中線之交點(diǎn)；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(wú)偏心橋墩切線布置,.,3、有偏心設(shè)置：由相鄰梁中線交點(diǎn)，沿橋墩橫軸向曲線外側(cè)移動(dòng)一預(yù)偏心值，作為橋墩中心。基礎(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(diǎn)（a點(diǎn)），沿橋墩橫軸向曲線外側(cè)移動(dòng)一個(gè)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(xiàng)：,1）、鐵路單線橋梁的曲線半徑r2000m時(shí)，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(biāo)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(shí)，曲線橋墩設(shè)橫向預(yù)偏心和外矢距，即：線路中心坐標(biāo)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(tái)不設(shè)橫向預(yù)偏心，橋臺(tái)有直線布置和折線布置兩種方案,應(yīng)根據(jù)橋臺(tái)尾處橋臺(tái)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(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖確認(rèn)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(zhǔn)，施工中應(yīng)熟悉圖紙（設(shè)計(jì)圖紙及通用圖紙），做到心中有數(shù)，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。,.,三、橋臺(tái)布置,（一）布置原則 曲線橋臺(tái)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(tái)尾處橋臺(tái)中線與線路中線的偏距值來(lái)確定方案。 1、直線布置 當(dāng)臺(tái)尾處偏距d10cm時(shí)，橋臺(tái)可采用直線布置，即橋臺(tái)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(dāng)橋臺(tái)按直線布置d10cm時(shí)，則橋臺(tái)應(yīng)按折線布置。有以下兩種情況：,.,（1）當(dāng)梁之跨度l16m時(shí)，應(yīng)將臺(tái)尾中心置于線路中線上，即臺(tái)尾處偏距e=0，如下圖所示：,.,（2）當(dāng)l16m時(shí)，又分兩種情況：a、臺(tái)尾處偏距e=0，適用于臺(tái)尾處不出現(xiàn)負(fù)角的情況。如下圖所示：,.,b、較短的橋臺(tái)，若使臺(tái)尾處偏距e=0，則有可能臺(tái)尾出現(xiàn)負(fù)角。遇此情況，應(yīng)使臺(tái)尾處偏距等于臺(tái)前偏距，即e臺(tái)尾=e臺(tái)前。,.,臺(tái)尾是否出現(xiàn)負(fù)角的判定： 當(dāng)臺(tái)尾出現(xiàn)負(fù)角時(shí)，臺(tái)前e值必滿足下列不等式：,式中 e臺(tái)前偏距； 橋臺(tái)長(zhǎng)度； r圓曲線半徑；,.,.,.,.,.,第三部分：實(shí)例,下面就以某大橋施工中未按設(shè)計(jì)要求設(shè)

10、置預(yù)留偏心值的實(shí)例來(lái)闡述鐵路線路曲線橋梁對(duì)測(cè)量的影響。某大橋原設(shè)計(jì)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(tái)布置參數(shù)如圖7、圖8所示,.,.,.,此大橋在實(shí)際施工過(guò)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(xué)性能的空間結(jié)構(gòu)物，為保證鐵路的安全運(yùn)行，尋求一種經(jīng)濟(jì)合理（不炸掉橋墩和保持原設(shè)計(jì)時(shí)速）的補(bǔ)救措施，成為研究的重點(diǎn)。 最終設(shè)計(jì)人員根據(jù)施工中各橋墩的實(shí)際位置和原設(shè)計(jì)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(diǎn)為： dk8+900 d1k8+900，改線終點(diǎn)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(dá)到50cm，經(jīng)橋梁設(shè)計(jì)人員驗(yàn)算滿足橋梁預(yù)留偏心50cm的要求，且未改變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)速。 設(shè)計(jì)人員根據(jù)各橋墩的實(shí)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(lái)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(tái)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(lái)確定。網(wǎng)線上橋墩臺(tái)支承墊石及預(yù)埋錨栓孔的具體位置測(cè)定如下：1）用測(cè)量方法放樣出工作線交點(diǎn)a（線路中心位置量出外矢距e值）來(lái)2）測(cè)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(diǎn)1、23）同時(shí)放樣出與工作線垂直的距離為100cm的錨栓孔的橫向軸線點(diǎn)1、1、和2、2，即每個(gè)支座4個(gè)錨栓孔分部的中軸線中心點(diǎn)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(lái)最終確定各個(gè)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(tái)支承墊石及預(yù)留錨栓孔的位置測(cè)量定步驟與曲線一致，此時(shí)工作線交點(diǎn)a即為線路中心位置。 在不需要炸掉橋墩和不改變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)速的情況下，這樣的補(bǔ)救措施可以說(shuō)是最佳方案，通過(guò)這樣一個(gè)實(shí)例，我們對(duì)鐵路曲線橋梁的空間布置有