浅谈铁路曲线桥坐标及相关参数计算

精品文档 1欢迎下载 浅谈铁路曲线桥坐标及相关参数计算 井昭义 中交一公局张呼客专五标一分部 摘 要 铁路曲线桥与直线桥相比桥墩 台坐标计算要复杂得多 涉及的内容也较多 本文结合张呼 铁路工程实例 对铁路曲线桥坐标 参数计算提出了具体建议 关键词 铁路 曲线桥 坐标 参数计算 新建张家口至呼和浩特铁路站前工程 ZHZQ 5 合同段一分部管段 DK167 550 DK179 950 起 于集宁新区六间房村 而后经察哈尔右翼前旗止于卓资山县芦家卜子村 全长 12 4km 特大桥 2137 66m 2 座 大桥 706 44m 2 座 中桥 112 6m 1 座 其中曲线桥 3 座 直线桥 2 座 直线 桥坐标计算较为简单 在此不进行详细说明 下面以西土外大桥为例进行曲线桥坐标 参数计 算 西土外大桥位于内蒙古乌兰察布市西土坑村西南 起止里程为 DK178 163 13 DK178 373 97 桥中心里程为 DK178 268 55 全长 210 84m 孔跨类型为 6 32 6m 简支梁 桥台采用双线矩形空心桥台 桥墩 1 5 号墩采用圆端形实体桥墩 桥墩台桩基 础采用钻孔灌注桩 1 5 墩范围简支梁固定支座设于每孔跨的小里程侧 横向活动支座均设置 于线路右侧 曲线布置采用平分中矢法 按左线中心线里程进行计算 绘图 左右线线间距 4 6m 桥墩中心线与线路中心线之间的距离等于曲线偏距 E 相关设计数据如下图所示 精品文档 2欢迎下载 设在曲线上的简支梁桥 每孔梁仍是直的 于是各孔梁中线的连接线为折线 以适应梁上 曲线线路需要 而线路中线为曲线 两者并不重合 简支梁中心线总是偏在线路中线内侧 当 列车通过时 桥梁必然承受偏心荷载 为使桥梁承受较小的偏心荷载 桥梁设计中 每孔梁中 心线的两个端点并不位于线路中心线上 而是将梁的中线向曲线外侧移动一段距离 根据跨长 及曲线半径 梁中线向曲线外侧所移动的距离 可以等于以梁长为弦线的中矢值 此布置方式 称为切线布置 图 1 也可以等于该中矢值的一半 称为平分中矢布置 图 2 两种布置形 式比较 平分中矢布置较为有利 铁路曲线桥基本上都采用这种布置形式 本桥也采用平分中 矢布置 桥台在曲线上的布置形式与梁稍有不同 如果将桥台的中心线与其相邻的梁跨中心线布置 在同一条直线上 则台尾中心必然偏离到线路中线的外侧 设其偏距为 d 如果 d 10cm 时 则桥台就采用这种布置形式 否则 应旋转桥台 使台前的偏距与相邻梁跨的偏距相同 台尾 的偏距 0 如下图所示 前者布置形式称为直线布置 后者称为折线布置 精品文档 3欢迎下载 台尾偏距 d 的计算 1 圆曲线上 梁按切线布置 R Ll d 8 2 2 工台 梁按平分中矢法布置 R L R Ll d 168 2 2 2 工 工台 d 台尾偏距 m 桥台长度 m 台 l 边孔梁工作线长度 即交点距 m R 圆曲线半径 m 工 L 由于本桥位于圆曲线上 梁按平分中矢法布置则 4cm 10cm 因此本桥桥台采用直线布置 R L R Ll d 168 2 2 2 工 工台 精品文档 4欢迎下载 现参照上图 依据设计数据对相关参数进行计算 在计算前先提供相关设计尺寸 简支箱梁梁长 32 6m 宽度 12 2m 直线上简支箱梁在桥墩处架设时 相邻两箱梁之间留 10cm 的梁缝 以桥墩中线为界 两侧 各 5cm 两轨道中心线之间的间距为 4 6m 1 偏角 由于梁是直线 而对应的路线为曲线 因此两相邻两梁端之间必有一个偏角 偏角的定义就 是相邻两梁段中心直线之间的偏转角度 对于圆曲线 如果相邻两端的跨径相等 我们容易根 据圆的几何特点得出结论 偏角等于单个跨径范围内圆弧对应的圆心角 本桥圆曲线上的跨径 均为 32 72m 圆曲线半径 5500m 则 09 272000059491 0 5500 72 32 rad R l 2 矢距 f 对于一段圆弧 矢距就是圆弧中点距弦线的垂直距离 根据圆的几何性质 依据偏角 我 们同样可以计算出本圆弧段跨径的矢距 对于本圆曲线段 一个跨径范围的里程差 圆弧长度 与弦线长度 直线长度 的差值 我们可以通过计算可以得出 圆曲线一段长度 32 72m 的圆 弧对应的弦线长度为 cm000 3272m72000 32 2 09 27200 sin55002 2 sin R2L 由此可见 圆弧长度与弦线长度相差不足 0 01mm 因此本段圆曲线长度和对应的弦线长度完 全可以作为相同数据处理 cmmososR433 2 02433 0 2 09 27200 c55005500 2 c Rf 3 外距 E 圆曲线段的外距 E 的数值可以由矢距 f 推导而得 cmm217 1 012165 0 2 09 27200 sec 2 0 02433 2 sec 2 f E 由以上数据可见 外距 E 完全可以以 f 2 数值等代 4 梁缝宽度 F 由于曲线上相邻两梁段之间有偏角 因此梁段之间的梁缝宽度也不是一致的 而是曲线内侧 的梁缝宽度小 曲线外侧的梁缝宽度大 由设计图纸可知 这里的梁缝宽度是指梁段曲线外侧 的路线 即左线 对应的梁缝宽度 在保证曲线内侧梁段最小梁缝 F2 5cm 的前提下 则梁缝宽度 F 为 cm130 6 2 09 27200 tan 230 2 1220 5F 该数值与设计图纸 6cm 梁缝宽度吻合 这里同样计算下曲线外侧最大梁缝 cm629 8 2 09 27200 tan 122051F 5 坐标计算 圆曲线段桥墩的坐标计算 包括了桩基中心坐标的计算 承台角点的坐标计算等 对于圆曲 线段桥墩的坐标计算 以左线为路线基准线 找到对应的构造物控制线 这里的控制线就是桥 墩的中轴线 与路线对应中桩的切线方位角垂直 即正交 并在左线位置的基础上 向曲线 外侧偏移一个 E 值 下面以 1 墩为例对桩基坐标进行计算 精品文档 5欢迎下载 由上述参数计算及设计图纸可知 E 1cm 则各桩基桩号偏距及坐标如下 墩台号点号桩号偏距 XY 1 1DK178 201 720 1 7404540028 936505598 458 1 2DK178 201 7200 9604540031 499505597 610 1 3DK178 201 7203 6604540034 062505596 762 1 4DK178 201 7206 3604540036 626505595 914 1 5DK178 204 520 1 7404540028 056505595 800 1 6DK178 204 5200 9604540030 620505594 952 1 7DK178 204 5203 6604540033 183505594 104 1 墩 1 8DK178 204 5206 3604540035 746505593 256 依据桩基坐标及图纸尺寸可对承台角点 墩柱 垫石坐标进行计算 计算过程较为简单 在此不进行详细说明 由于各孔梁中线的连接线为折线 支座在相同梁上位置相同 支座中心 线连线在桥墩上为扇形 如下图所示 本桥 32 6m 简支梁支座中心线横桥向间距 a 4 6m 支座中心线距梁端 b 0 55m 下面以 2 墩为例对锚栓孔坐标进行计算 三点分别为 1 2 3 墩桥墩中心点 通过上述参 数计算可计算三点坐标 精品文档 6欢迎下载 位置桩号偏距 XY 1 墩中心 DK178 203 1202 3104540032 341505595 857 2 墩中心 DK178 235 8402 3104540021 966505564 811 3 墩中心 DK178 268 5602 3104540011 407505533 827 由 和 可分别计算出桥梁中心线方位角分别为 arctan y x 251 31 16 77 arctan y x 251 10 53 27 F 为桥墩中心处梁缝宽度由上述参数计算可得 由上述数据可计算出 及 2 1 2 cm814 6 2 09 27200 tan 2 1220 5F 2 2 3 2 4 坐标分别为 点号 XY 4540021 770505564 226 4540022 162505565 396 2 14540020 075505566 093 2 24540024 248505564 699 2 34540019 688505564 936 2 44540023 852505563 516 由支座中心坐标及方位角我们可以准确推算出锚栓孔坐标 因在垫石施工时会对锚栓孔 进行预留 如对锚栓孔进行逐个放样 不仅效率低且相对精度不高 可运用 AutoCAD 软件精 确绘出锚栓孔相对于支撑垫石的平面位置关系 综合考虑圆曲线与缓和曲线 桥台与桥墩 等跨墩与不等跨墩等不同要求 针对试点所在的双线桥 设计出一套通用的可调锚栓孔模简 易定位架 该定位架可与支撑垫石模板连接成整体 由于具备足够的刚度和稳定性 可保证 锚栓孔模与支撑垫石模板间的相对位置 同时 锚栓孔模被竖直地固定在定位架上 锚栓孔 的深度和垂直度也同样得到了保证 在曲线桥坐标参数计算过程中也可根据设计图纸 运用 AutoCAD 软件进行模拟架梁 复 核计算数据 进而简化测量复核过程 提高工作效率 参考文献 精品文档 7欢迎下载 1 张坤