桥梁预偏心解析中铁航空港重庆第四分公司中铁航空港重庆第四分公司工程部工程部候建林候建林电话：电话：1511197338815111973388QQQQ：5241808005241808002016.02.202016.02.202021/6/202021/6/201 1铁路曲线桥梁是具有复杂力学性能的空间结构体系，为了保证曲线桥梁的安全，一般采用了合理的支点预偏心方法可以减小曲线桥梁的内力、变形以及支座反力，高墩和小半径皆为曲线桥梁的不利因素，对高墩小半径曲线桥梁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。2021/6/202021/6/202 2第一部分、桥梁的组成及分类1 1、桥梁的组成：、桥梁的组成： 传统的说法：上部结构、下部结构、支座系统、附属系统传统的说法：上部结构、下部结构、支座系统、附属系统 现在的提法：有现在的提法：有“ “五大部件五大部件” ”和和“ “五小部件五小部件” ”组成组成 五大部件：桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、墩台基础五大部件：桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、墩台基础 五小部件：桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明五小部件：桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明2021/6/202021/6/203 32、桥梁的分类按结构分类：梁式桥拱式桥刚架桥悬索桥组合体系：连续刚构、斜拉桥2021/6/202021/6/204 42021/6/202021/6/205 5第二部分、桥梁在曲线上及坡道上第二部分、桥梁在曲线上及坡道上的布置的布置一、钢筋混凝土梁桥在曲线上的布置原则钢筋混凝土梁桥在曲线上的布置原则与基本概念与基本概念2021/6/202021/6/206 61、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。2021/6/202021/6/207 7为了使两片梁受力较为均衡，合理的布置方案应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：2021/6/202021/6/208 8（1 1 1 1）平分中矢布置平分中矢布置平分中矢布置平分中矢布置：在跨中处梁的中线平分矢距在跨中处梁的中线平分矢距f f，即梁的中线与线路中线的偏距，即梁的中线与线路中线的偏距f f1 1=f/2=f/2；在桥墩中；在桥墩中线处梁的中线与线路中线的偏距线处梁的中线与线路中线的偏距E=f/2E=f/2。这种布置的。这种布置的特点是内外侧两片梁的偏距相同（特点是内外侧两片梁的偏距相同（f f1 1=E=f/2=E=f/2），故），故两片梁的人行道加宽值相等。两片梁的人行道加宽值相等。示意图示意图梁的中梁的中梁的中梁的中线线线线桥墩中桥墩中桥墩中桥墩中线线线线弦弦弦弦线线线线线路中线路中线路中线路中线线线线f2021/6/202021/6/209 9（2 2）切线布置：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。示意图示意图梁的中梁的中梁的中梁的中线线线线桥墩中桥墩中桥墩中桥墩中线线线线弦弦弦弦线线线线线路中线路中线路中线路中线线线线f2021/6/202021/6/201010 梁的布置有两种方式，按具体情况选用。梁的布置有两种方式，按具体情况选用。 我国铁路标准设计，对曲线上的桥梁布我国铁路标准设计，对曲线上的桥梁布置方案，按应力检算结果来选用。置方案，按应力检算结果来选用。 在实际工作中，对曲线上的桥梁布置方在实际工作中，对曲线上的桥梁布置方案，按跨度和半径在标准图中查阅。案，按跨度和半径在标准图中查阅。 当中矢当中矢f f值很小时，可采用值很小时，可采用平分中矢布平分中矢布置，也可采用置，也可采用切线布置。切线布置。2021/6/202021/6/2011112、基本概念示意图桥墩工作线桥墩工作线桥墩工作线桥墩工作线桥墩横轴桥墩横轴桥墩横轴桥墩横轴弦线弦线弦线弦线线路中线线路中线线路中线线路中线 偏距偏距偏距偏距桥墩纵轴桥墩纵轴桥墩纵轴桥墩纵轴2021/6/202021/6/201212桥梁工作线桥梁工作线：在曲线上桥，各孔梁中心线的：在曲线上桥，各孔梁中心线的连线是一折线，称桥梁工作线。连线是一折线，称桥梁工作线。桥墩轴线桥墩轴线：过桥墩中心作一直线平分相邻两：过桥墩中心作一直线平分相邻两孔梁中心线的夹角，这个角平分线即桥墩孔梁中心线的夹角，这个角平分线即桥墩横轴；过桥墩中心做桥墩横轴的垂线为桥横轴；过桥墩中心做桥墩横轴的垂线为桥墩纵轴。墩纵轴。桥墩中心（无偏心）桥墩中心（无偏心）：过桥墩中心线之交点：过桥墩中心线之交点是桥墩中心。是桥墩中心。桥墩中心里程桥墩中心里程：用桥墩横轴与线路中线的交：用桥墩横轴与线路中线的交点表示的里程。点表示的里程。2021/6/202021/6/201313偏距偏距：桥墩中心与其对应点之间的距离。：桥墩中心与其对应点之间的距离。弧距弧距：两相邻桥墩中心对应点之间的曲线长度称：两相邻桥墩中心对应点之间的曲线长度称为弧距。但边孔之弧距为桥台胸墙至桥墩中心为弧距。但边孔之弧距为桥台胸墙至桥墩中心对应点之间的曲线长度。对应点之间的曲线长度。交点距交点距：两相邻桥墩中心或相邻两交点（梁中线：两相邻桥墩中心或相邻两交点（梁中线与相邻的左、右两梁中心线的交点）之间的距与相邻的左、右两梁中心线的交点）之间的距离称为交点距。但边孔的交点距是桥台胸墙中离称为交点距。但边孔的交点距是桥台胸墙中点与相邻桥墩中心之距离。点与相邻桥墩中心之距离。偏角偏角：两相邻梁中心线之转角称为偏角：两相邻梁中心线之转角称为偏角。弦切角弦切角：梁中心线与桥墩中心处线路中线的切线：梁中心线与桥墩中心处线路中线的切线之夹角称为弦切角之夹角称为弦切角。2021/6/202021/6/2014143 3、梁缝、梁缝 为了适应梁和墩台的施工误差和温度变为了适应梁和墩台的施工误差和温度变化的影响，相邻两孔简支梁的梁端应留有化的影响，相邻两孔简支梁的梁端应留有空隙。对钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁，空隙。对钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁，当跨度当跨度L16mL16m时，梁缝为时，梁缝为6cm;6cm;当跨度当跨度L20mL20m时，梁缝为时，梁缝为10cm10cm。最小梁缝最小梁缝：曲线内侧道碴槽最外边缘的距离；：曲线内侧道碴槽最外边缘的距离；在梁的中线上，梁缝还有相应增值。在梁的中线上，梁缝还有相应增值。2021/6/202021/6/201515二、桥墩布置1 1、曲线桥测定桥墩中心位置有、曲线桥测定桥墩中心位置有两种两种方法：方法：（1 1）、）、弧距法弧距法：根据各孔桥跨的弧距与桥墩：根据各孔桥跨的弧距与桥墩偏距来测定桥墩中心位置。偏距来测定桥墩中心位置。（2 2）、）、偏角法偏角法：根据桥梁工作线的偏角与交：根据桥梁工作线的偏角与交点距来测定桥墩中心位置。点距来测定桥墩中心位置。2021/6/202021/6/2016162 2、无偏心布置、无偏心布置：桥墩中心位于相邻两梁中线之：桥墩中心位于相邻两梁中线之交点；桥墩横轴为相邻两梁中线夹角的平分线。交点；桥墩横轴为相邻两梁中线夹角的平分线。桥墩布置图如下：桥墩布置图如下：示意图偏距偏距偏距偏距E E桥梁横轴桥梁横轴桥梁横轴桥梁横轴桥梁纵轴桥梁纵轴桥梁纵轴桥梁纵轴桥墩桥墩桥墩桥墩线路中线线路中线线路中线线路中线 桥梁工作线桥梁工作线桥梁工作线桥梁工作线无偏心桥墩切线布置无偏心桥墩切线布置2021/6/202021/6/2017173、有偏心设置、有偏心设置：由相邻梁中线交点，沿桥墩横：由相邻梁中线交点，沿桥墩横轴向曲线外侧移动一预偏心值，作为桥墩中心。轴向曲线外侧移动一预偏心值，作为桥墩中心。基础、墩身、墩帽均应照此施工；但支撑垫石应基础、墩身、墩帽均应照此施工；但支撑垫石应按桥梁工作线施工，不设预偏心。布置如下图所按桥梁工作线施工，不设预偏心。布置如下图所示：示：图图偏距偏距偏距偏距E E桥梁横轴桥梁横轴桥梁横轴桥梁横轴桥梁纵轴桥梁纵轴桥梁纵轴桥梁纵轴桥墩桥墩桥墩桥墩线路中线线路中线线路中线线路中线 桥梁工作线桥梁工作线桥梁工作线桥梁工作线预偏心值预偏心值预偏心值预偏心值有预偏心桥墩切线布置有预偏心桥墩切线布置2021/6/202021/6/201818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4所示。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5、6所示。2021/6/202021/6/201919图52021/6/202021/6/2020204、注意事项：1）、铁路单线桥梁的曲线半径R2000m时，曲线桥墩可不设横向预偏心，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。2021/6/202021/6/2021213）、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。2021/6/202021/6/202222不等跨桥墩顶帽不等跨桥墩顶帽6、以上所述横向、纵向预偏心设置仅限于普通铁路曲线桥梁施工的一般情况，具体应以施工图纸或通用图纸为准，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。2021/6/202021/6/202323三、桥台布置（一）布置原则（一）布置原则 曲线桥台有两种布置方案：曲线桥台有两种布置方案：直线布置直线布置、折折线布置线布置 方案的选择应根据台尾处桥台中线与线路方案的选择应根据台尾处桥台中线与线路中线的偏距值来确定方案。中线的偏距值来确定方案。 1 1、直线布置直线布置 当台尾处偏距当台尾处偏距d10cmd10cm时，桥台可采用直线时，桥台可采用直线布置，即桥台中线与相邻梁的中线在同一根直布置，即桥台中线与相邻梁的中线在同一根直线上。具体布置如下图所示：线上。具体布置如下图所示：2021/6/202021/6/2024242 2、折线布置折线布置 当桥台按直线布置当桥台按直线布置d d10cm10cm时，则桥台时，则桥台应按折线布置。有以下两种情况：应按折线布置。有以下两种情况：d10cmd10cm线路中线线路中线线路中线线路中线梁的中线梁的中线梁的中线梁的中线桥台中心线桥台中心线桥台中心线桥台中心线梁梁梁梁桥台桥台桥台桥台2021/6/202021/6/202525（1 1）当梁之跨度）当梁之跨度L16mL16m时，应将台尾中心置时，应将台尾中心置于线路中线上，即台尾处偏距于线路中线上，即台尾处偏距E=0E=0，如下图所，如下图所示：示：台尾处切线台尾处切线台尾处切线台尾处切线桥台中心线桥台中心线桥台中心线桥台中心线梁的中线梁的中线梁的中线梁的中线线路中线线路中线线路中线线路中线桥台桥台桥台桥台梁梁梁梁E=0E=0E=0E=02021/6/202021/6/202626（2 2）当当L L16m16m时，又分两种情况：时，又分两种情况：A A、台尾处偏距、台尾处偏距E=0E=0，适用于台尾处不出现负角的，适用于台尾处不出现负角的情况。如下图所示：情况。如下图所示：台尾处切线台尾处切线台尾处切线台尾处切线桥台中心线桥台中心线桥台中心线桥台中心线梁的中线梁的中线梁的中线梁的中线弦切角弦切角弦切角弦切角台尾正弦切角台尾正弦切角E=0E=0E=0E=02021/6/202021/6/202727B B、较短的桥台，若使台尾处偏距、较短的桥台，若使台尾处偏距E=0E=0，则有可能，则有可能台尾出现负角。遇此情况，应使台尾处偏距等于台尾出现负角。遇此情况，应使台尾处偏距等于台前偏距，即台前偏距，即E E台尾台尾=E=E台前台前。线路中线线路中线线路中线线路中线桥台中心线桥台中心线桥台中心线桥台中心线梁的中线梁的中线梁的中线梁的中线桥台桥台桥台桥台梁梁梁梁E=0E=0E=0E=0E E E E台尾台尾台尾台尾E E E E台前台前台前台前2021/6/202021/6/202828台尾是否出现负角的判定：台尾是否出现负角的判定： 当台尾出现负角时，台前当台尾出现负角时，台前E E值必满足下列值必满足下列不等式：不等式： 式中式中 EE台前偏距；台前偏距； 桥台长度；桥台长度； RR圆曲线半径；圆曲线半径；2021/6/202021/6/2029292021/6/202021/6/2030302021/6/202021/6/2031312021/6/202021/6/2032322021/6/202021/6/203333第三部分：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=800L=60ZH：DK9+013.19HY:DK9+073.19YH:DK9+692.91HZ:DK9+752.91各墩台布置参数如图7、图8所示2021/6/202021/6/2034342021/6/202021/6/2035352021/6/202021/6/203636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（不炸掉桥墩和保持原设计时速）的补救措施，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，制订出一套方案：局部变更线路，即变更线路曲线要素为：2021/6/202021/6/203737R=800L=110R=800L=110ZHZH：DK8+988.19HY:DK9+098.19DK8+988.19HY:DK9+098.19YH:DK9+667.72HZ:DK9+777.72YH:DK9+667.72HZ:DK9+777.72此次必线起点为：此次必线起点为：DK8+900DK8+900D1K8+900D1K8+900，改线，改线终点为：终点为：DK9+900DK9+900D1K9+799.61D1K9+799.61，设内业短，设内业短链链0.39m0.39m。这样变更后线路的原有的线路的线间距达到这样变更后线路的原有的线路的线间距达到50cm50cm，经桥梁设计人员验算满足桥梁预留偏心，经桥梁设计人员验算满足桥梁预留偏心50cm50cm的的要求，且未改变原设计时速。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布置参数，要素，又重新调整了各桥墩的布置参数，3#3#墩原墩原处于直线范围，线路调整后位于缓和曲线内，其处于直线范围，线路调整后位于缓和曲线内，其换算半径换算半径2500m2500m，经核算满足相关要求。调整，经核算满足相关要求。调整后具体布置参数如图后具体布置参数如图9 9、图、图1010所示。所示。2021/6/202021/6/2038382021/6/202021/6/2039392021/6/202021/6/204040这样只需要根据变更后的线路来调整支承垫石的位这样只需要根据变更后的线路来调整支承垫石的位置以保证梁体顺利铺架。具体的各墩台支承垫石及置以保证梁体顺利铺架。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确预埋锚栓孔的位置定位采用桥梁工作线为基线来确定。定。网线上桥墩台支承垫石及预埋锚栓孔的具体位置测网线上桥墩台支承垫石及预埋锚栓孔的具体位置测定如下：定如下：1 1）用测量方法放样出工作线交点）用测量方法放样出工作线交点A A（线路中心位置（线路中心位置量出外矢距量出外矢距E E值）来值）来2 2）测量放样出沿工作线方向距离为（）测量放样出沿工作线方向距离为（30cm+30cm+梁缝）梁缝）的桥梁工作线定线点的桥梁工作线定线点1 1、2 23 3）同时放样出与工作线垂直的距离为）同时放样出与工作线垂直的距离为100cm100cm的锚栓的锚栓孔的横向轴线点孔的横向轴线点1 1、1 1、和、和2 2、2 2，即每个支座，即每个支座4 4个锚个锚栓孔分部的中轴线中心点位置。栓孔分部的中轴线中心点位置。2021/6/202021/6/2041414）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。曲线上各桥墩预埋位置分布如图11所示。2021/6/202021/6/204242直线上桥墩台支承垫石及预留锚栓孔的位置测量定步骤与曲线一致，此时工作线交点A即为线路中心位置。在不需要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了一个直观的认识，也由此让我物业明确了曲线桥梁测量定位应该重点注意的事项。2021/6/202021/6/204343第四部分、练习题：2021/6/202021/6/204444第五部分：结束语铁路曲线桥梁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。2021/6/202021/6/204545OVER如有不对，请批评指正！谢谢大家2021/6/202021/6/204646部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！