小半径曲线铁路简支梁桥设计需注意的几点问题

蔡国田

摘要： 特殊困难条件下，小半径曲线铁路简支梁桥采用湿接缝加宽方法，能以较大跨度布置孔跨，节约工程造价，但会给梁体布置、墩顶垫石尺寸及桥面横向布置带来一系列问题。本文以塔黄旗北沟左线特大桥为例，探讨因湿接缝加宽引起的一系列问题及解决办法和注意事项。

关键词：铁路梁桥简支梁小半径曲线湿接缝加宽

中图分类号： F530文献标识码： A

1概述

在特殊条件下，受地形、既有线等外界因素的制约，铁路线路无法满足通桥（2012）2101梁部所需的最小曲线半径（1200m），特殊地段桥梁不得不采用小半径曲线。为保证桥梁工程的经济性、合理性，设计过程中需注意一些特殊问题。

2工程概况

虎丰张唐联络线，连接在建虎（什哈）丰（宁）铁路及张（家口）唐（山）铁路。线路从虎丰线的塔黄旗站内引出（双线），跨越潮河后分为左右两线，分别跨越塔黄旗北沟沟口，外包在建张唐线后引入塔黄旗东站站内。在首尾两个车站站位均已经确定的前提下，受山区河谷地形限制，局部地段采用半径R=500m的曲线半径，本文仅以塔黄旗北沟左线特大桥为例，对小半径曲线简支梁桥的设计做几点浅析。

3 问题由来

根据《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005第3.3.6条文之规定，新建Ⅰ、Ⅱ级铁路道碴槽挡碴墙内侧距离线路中心不应小于2.2m。考虑到施工误差等因素，通桥（2012）2101梁将此距离定为2.25m。即E值在5cm内（f=2E=10cm）时，曲线布置满足规范要求。梁体布置采用平分中矢法，E、f相应关系参见图1所示。

图1曲线平分中矢布置方法示意

根据计算结果，在半径R=500m圆曲线上，若满足采用跨度16m、24m、32m简支T梁的规范要求，f值如下表1所示：

表1 不同跨度对应f值

R（m） 梁长L0（m） f（cm） f限值10cm

500 16.5 6.4

500 24.6 14.4

500 32.6 25.6

可见，当曲线半径R=500m时，计算跨度为24m、32m的简支梁曲线布置时f值已经超限，桥面布置不能满足规范的刚性要求。

4解决方案及注意事项

4.1梁部

塔黄旗北沟左线单线特大桥，梁部采用简支梁，1~22号墩台位于半径R=500m的曲线上，本设计中梁体布置采用平分中矢法。根据表1，曲线上的简支梁仅仅可以采用16m跨度，但考虑到经济性，必要时可采取梁部加宽的方式，使得24m跨度简支梁也能满足《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005第3.3.6条文要求。本设计中，将E值调整到理论值7.2cm即可，实际采用8cm，每侧加宽8-5=3cm，两侧共6cm。即在原有通用图的基础上将原桥面宽度由4.9m扩宽至4.96m（见图2），增幅不大，湿接缝加宽值、曲线内外侧挡碴钢板和人行步道板连接钢板尺寸稍作调整即可，从技术上较好地解决小半径下的桥面曲线布置问题。

图2单线梁横向加宽布置图

理论上，若采用32m简支梁，湿接缝加宽总幅度将增大至15.6cm，湿接缝钢筋接长长度加大，桥面宽度将由4.9m增大至5.06m。同时，曲线内外侧的挡碴钢板和人行步道板连接钢板尺寸也会对应发生较大调整，处理时会带来一系列的问题。故本设计中优先采用24m简支梁跨度布置。

4.2 垫石支座及墩台顶帽

根据计算，本单线桥采用24m跨度布跨时，湿接缝加宽值每侧为3cm，故支座中心沿垫石横向平移3cm，支座中心距由2.2m增大为2.26m。梁与梁间曲线内侧道碴槽最外边缘的最小空隙，跨度24m时最小为10cm。据此计算，曲线外侧支座纵向调整幅度在0.5cm上下，可忽略不计。但若为双（多）线桥时，因桥面总宽度大，曲线外侧支座纵向调整值会较大，不可忽略不计，要逐片梁计算支座处的纵向调整距离。且要保证满足支座对垫石的构造要求，进而有可能影响到墩顶帽纵向尺寸的变化，乃至基础纵向尺寸变化。故梁部横向布置为首要工作，其决定下部墩身及基础尺寸的拟定。

5 经济性比较

本设计中，墩高平均高度在20m上下，如果将全部梁部跨度由24m调整为16m，1~22号墩将由现在的22个墩增加到32个墩以上。相对于梁部造价的减少，墩身及桩基础的工程造价增加幅度显而易见，因而采用较大跨度，可以节约工程造价。另一方面，若桥位处墩身个数较多，密度过大，将大大影响桥体周围环境的景观要求，因而采用较大跨度，减少墩数，将具有良好的经济效益和社会效益。

6结语

小半径曲线布置的难点在于桥面横向布置加宽，并不影响梁的整体安全性。加宽带来一系列的衍生问题，如梁体横向连接、人行道板连接钢板的制安造成麻烦，等等，多线桥梁此类问题将更加凸显，但解决思路及注意事项与单线一致，本人不再赘述。本文介绍的方法虽然能解决小半径铁路梁式桥的曲线布置，但在实际铁路设计中，如果条件允许，建议线路设计人员应尽量避免此种情况的出现，满足通用图对线路曲线半径最小1200m的要求。

参考文献

[1]TB10002.1-2005《铁路桥涵设计基本规范》

[2]桥梁设计通用资料（修订版）.北京:中国铁道出版社,1994