1、 作者简介 刘华朋 男（1983-）Email: 铁路曲线桥梁的相关问题及应用 刘华朋 1 李芳芳 2 1 中铁十六局路桥公司 2 西南交通大学土木学院测量系 摘要： 铁路曲线梁桥是具有复杂力学性能的空间结构体系，为保证曲线梁桥的安全，一般都采用了合理的支点预偏心。合理的支点预偏心方法可以减小曲线梁桥结构的内力、变形以及支座反力，高墩和小半径皆为曲线梁桥的不利因素，对高墩小半径曲线梁桥设置支点预偏心至关重要。但在设置预偏心的同时也给桥梁的空间定位工作提出了新的特有的要求。论文通过详细介绍曲线桥梁的空间布置，并结合相关实例分析了曲线桥梁测量工作的重点研究事项和要求。 关键词：曲线布置 预偏心 线
2、路中心线 桥梁工作线 测量定位 一、曲线梁的布置 设在曲线上的钢筋混凝土简支梁式桥，每孔梁仍是直的，于是各孔梁中线的连接线成为折线，以适应梁上曲线线路之需要。但若按图1所示布置，使线路中线与梁的中线在梁端相交，则由图可以看出，线路中线总是偏在梁跨中线的外侧，当列车过桥时，外侧那片梁必然受力较大；况且列车运行时要产生离心力，使外侧的一片梁受力较大的现象更加严重。 1-线路中线 2-梁的中线图1 梁的中线连成折线示意21为了使两片梁受力较为均衡，合理的布置方案应为把梁的中线向曲线外侧适当移动。一般情况下梁的布置有两种方案，通常梁中心线向外侧移动了一段距离E，E称为偏距。如果偏距E为梁长为弦线中矢值
3、的一半，这种布梁方法称为平分中矢布置；如果E等于中矢值，称为切线布置。 1）平分中矢布置：在跨中处梁的中线平分矢距f，即梁的中线与线路中线的偏距关系：f1=f/2；在桥墩中线处梁的中线与线路中线的偏距关系：E=f/2。这种布置的特点是内外侧两片梁的偏距相同（f1=E=f/2），故 两片梁的人行道加宽值相等。 2）切线布置：在跨中处梁的中线与线路中线相切，即偏距 f1=0；在桥墩中心处梁的中线与线路中线的偏距为E=f。 二、曲线桥墩的布置 如图2，桥墩中心位于相邻二梁中线之交点，这是指桥墩不设预偏心的情况；桥墩横轴为相邻二梁中线夹角的平分线。 由于曲线桥的路线中线是曲线，而所用的梁是直的，因此路
4、线中线与梁的中线不能完全吻合。梁在曲线上的布置，是使每个梁跨的中线联结起来，成为与路中线基本相符的折线，这条折线成为桥梁的工作线。墩、台中心一般就位于这条折线转折角的顶点上。1-线路中线 2-桥梁工作线 3-桥墩横轴图2 无横向预偏心情况下桥墩布置（梁按切线布置绘制）4-桥墩纵轴 E-偏距Aa A-桥墩中心 a-线路中心4321EAa如遇设有横向预偏心的桥墩，则应由两相邻梁中线交点（A 点）， 沿 桥墩横轴向曲线外侧移动一个预偏心值（AA），作为桥墩中心(A)，如图3所示。 5E12344-桥墩纵轴 5-预偏心值AA E-偏距Aa图3 有横向预偏心情况下桥墩布置（梁按切线布置绘制）1-线路中线
5、 2-桥梁工作线 3-桥墩横轴AAaa-线路中心 A-桥墩中心 基础、墩身、墩帽均应照此施工，但墩帽上支承垫石应按桥梁工作线施工，不设预偏心，如图4、图5所示。 正面 侧面曲线外侧 曲线内侧41 23图4 设有预偏心的桥墩 1-墩中心线 2-梁中心线 3-支承垫石 4-预偏心值 2121小跨梁大跨梁图5 设有预偏心的桥墩顶帽布置图 图6 设有纵向预偏心的桥墩 1-桥墩中心线 2-桥梁工作性 1梁缝中心线 2桥墩中心线 三、铁路曲线预偏心的设置 曲线桥预偏心的设置原则是：预偏心引起的曲梁梁端扭矩等于曲梁自重产生梁端的扭矩，方向相反。 1）铁路单线桥梁的曲线半径R2000m时，曲线桥墩可不设横向预
6、偏心，但设外矢距，即：线路中心坐标沿法线方向向曲线外侧偏移偏距E值后为桥墩中心。 2）铁路单线桥梁的曲线半径R2000m时，曲线桥墩设横向预偏心和外矢距，即：线路中心坐标沿法线方向向曲线外侧偏移偏距E值和预偏心值后为桥墩中心。 3）铁路单线曲线桥台不设横向预偏心，桥台有直线布置和折线布置两种方案,应根据桥台尾处桥台中线与线路中线的偏距值大小而选定方案。 4）铁路双线曲线桥墩不设横向预偏心，但设外矢距。 5）纵向预偏心：铁路桥梁桥跨为不等跨时，应根据设计图确认是否设有纵向预偏心，即梁缝中心线与桥墩中心线不重合，一般桥墩中心线向大跨方向偏移，如图6所示。 铁路曲线桥梁施工，具体应以施工图纸或通用图
7、纸为准，施工中应熟悉图纸（设计图纸及通用图纸），做到心中有数，避免出现错误。 四、实例 下面就以某大桥施工中未按设计要求设置预留偏心值的实例来阐述铁路线路曲线桥梁对测量的影响。某大桥原设计曲线要素为： R=800m Ls=60m ZH:DK9+013.19 HY:DK9+073.19 YH:DK9+692.91 HZ:DK9+752.91 各墩台布置参数如图7、图8所示： E=00042“04354“E=22126“E=73号墩DK9+000.39E=8 22144“E=822052“防城港企沙E=822052“4号墩DK9+033.105号墩DK9+065.846号墩DK9+098.617号
8、墩DK9+131.398号墩 DK9+164.17梁中心线线路中心线ZH: HY:YH:HZ:DK9+013.38 DK9+073.38DK9+692.91 DK9+752.91R=800mLs=60may=48403“图7 曲线布置示意图 图8 曲线布置参数表墩台编号墩台里程偏角偏距(cm) 梁缝(cm) 交点距(m)0042 0532.713#墩 DK9+000.3904354 2632.744#墩 DK9+033.102126 7832.775#墩 DK9+065.8422144 86#墩 DK9+098.6122052 87#墩 DK9+131.3922052 898#墩 DK9+16
9、4.1722052 89#墩 DK9+196.9522052 8910#墩 DK9+229.7322052 811#墩 DK9+262.5122059 8912#墩 DK9+295.29832.8413#台前 DK9+328.13123378156.08 13#台尾 DK9+334.210134999932.7832.7832.7832.7832.7832.78此大桥在实际施工过程中，由于相关人员忽略了曲线段桥墩基础及墩身50cm的预留偏心值，只考虑了线路偏距因素。前面已经阐述铁路曲线桥梁是具有特有的力学性能的空间结构物，为保证铁路的安全运行，寻求一种经济合理（不炸掉桥墩和保证原设计时速）的补
10、救措施，成为研究的重点。 最终设计人员根据施工中各桥墩的实际位置和原设计线路，制定出一套方案：局部变更线路，即变更线路曲线要素为： R=800m Ls=110m ZH：D1K8+988.19 HY：D1K9+098.19 YH：D1K9+667.72 HZ：D1K9+777.72 此次改线起点为:DK8+900=D1K8+900，改线终点为：DK9+800=D1K9+799.61，设内业短链0.39m。 这样变更后线路和原有线路的线间距达到50cm，经桥梁设计人员验算满足桥梁预留偏心50cm的要求，且未改变原设计时速。 设计人员根据各桥墩的实际位置和变更后的曲线要素，又重新调整了各桥墩的曲线布
11、置参数，3#墩原处于直线范围，线调整后位于缓和曲线范围内，其换算半径2500m，经核算满足相关要求。调整后具体布置参数如图9、图10所示： E=00021“0146“E=005723“E=32号墩D1K8+967.69E=6 14024“E=821611“防城港企沙E=822052“3号墩D1K9+00.394号墩D1K9+33.105号墩D1K9+65.836号墩D1K9+98.587号墩 D1K9+131.35梁中心线线路中心线ZH: HY:YH: HZ:D1K8+988.19 D1K9+098.19D1K9+667.72 D1K9+777.72R=800mLs=110may=48403“
12、图9 曲线布置示意图 图10 曲线布置参数表墩台编号墩台里程偏角偏距(cm) 梁缝(cm) 交点距(m)2#墩 D1K8+967.690021 0532.70 3#墩 D1K9+000.390146 0532.71 4#墩 D1K9+033.1005723 3632.73 5#墩 D1K9+065.8314024 6732.75 6#墩 D1K9+098.5821611 8832.77 7#墩 D1K9+131.3522052 8932.76 8#墩 D1K9+164.1122052 8732.76 9#墩 D1K9+196.8722052 8932.76 10#墩 D1K9+229.6322
13、052 8732.76 11#墩 D1K9+262.3922052 8932.76 12#墩 D1K9+295.1522059 8732.82 13#台前 D1K9+327.9712337 8156.08 13#台尾 D1K9+334.050134 8这样只需根据变更后的线路来调整支承垫石的位置以保证梁体能顺利铺架。具体的各墩台支承垫石及预埋锚栓孔的位置定位采用桥梁工作线为基线来测定。 曲线上桥墩台支承垫石及预埋锚栓孔的位置具体测定如下： 1）用测量方法放样出工作线交点A(线路中心位置量出外矢距E值)。 2）测量放样出沿工作线方向距离为(30cm+梁缝)的桥梁工作线定线点1、2。 3）同时放样
14、出与工作线垂直的距离为100cm的锚栓孔的横向轴线点1、 1”和2、2”,即每个支座4个锚栓孔分部的中轴线中心点位置。 4） 依据放样定出的锚栓孔中轴线，按锚栓孔横向间距 51cm，纵向间距 26cm 来最终确定各个锚栓孔的具体位置。 曲线上各桥墩预埋锚栓孔位置分布如图11所示： A12企沙防城121“2“线路中线桥梁工作线跨度线跨度线图11 曲线上各桥墩预埋锚栓孔位置分布示意图 直线上桥墩台支承垫石及预埋锚栓孔的位置测定步骤与曲线一致，此时工作线交点A即为线路中心位置。 在不需炸掉桥墩和不改变原设计时速的情况下，这样的补救措施可以说是最佳方案。通过这样一个实例，我们对铁路曲线桥梁的空间布置有
15、了一个更加直观的认识，也由此让我们明确了曲线桥梁测量定位应该重点注意的事项。 五、结束语 铁路曲线梁桥的预偏心设置问题是我们要重点研究的对象，也是我们在实际空间位置定位测量中应当加以注意的重点事项。我们要在桥梁的空间定位工作中不断结合基础理论并加以创新运用到实践中，以此来保证曲线桥梁在实际施工中的准确无误。 参考文献 1 李国平. 预应力混凝土结构设计原理. 北京:人民交通出版社,2004. 2 刘龄嘉主编. 桥梁工程. 北京:人民交通出版社,2006. 3 张发祥编. 道路和桥梁工程. 南京:河海大学出版社,2000 4 裘伯永等编著. 桥梁工程(高等学校教材),北京:中国铁道出版社,2001
