曲线桥梁上预制挡板布置研究

曲线桥梁上预制挡板布置研究

刘雨龙

广州地铁设计研究院股份有限公司

引言：挡板作为桥梁上一项重要的附属构件，对轨道交通桥梁景观，机电、声屏障等设备安装有着重要作用。挡板按照施工工法分主要由现浇挡板与预制挡板两种类型，其中预制挡板采用工厂化预制，现场拼装，能有效地保证挡板的质量外观，多为轨道交通桥梁所采用。本文以广州十四号线工程为例，以曲线桥梁上预制挡板的布置作为切入点作具体研究。

关键词：曲线桥梁、预制挡板、布置形式

一、广州十四号线桥梁及挡板主要特点

广州十四号线桥梁特点：本工程采用预制节段拼装连续刚构，梁等高2m，节段长2.35~2.6m，每联桥桥2~4跨不等，跨长25~40m，两联桥之间设置100mm伸缩缝。

广州十四号线挡板特点：本工程采用预制挡板结构，预制块通过现浇块安装于桥梁上。标准预制块长2m，净长1996mm，两块挡板间设置4mm缝。挡板中部设声屏障安装立柱，立柱顶预埋声屏障预埋件钢板及螺栓，挡板现浇块作为桥梁与挡板预制块的联系构件，同时作为支承电缆槽的基础。挡板预制块作为声屏障安装基础，由土建施工单位安装，需保证声屏障安装精度及土建预制、施工方便两个因素。声屏障对挡板安装提出的要求：预制钢板垂直于线路方向的中心连线应垂直于线路中心线，其偏差不得大于±1°。这就要求桥梁两侧左右挡板应对齐保证声屏障安装精度。

本线挡板布置与以往工程存在以下几个不同点：

1、本线桥梁为连续体系，联长50~160m，在线路曲线上，桥梁内外两侧弧长不等，挡板布置在桥梁两侧，相应的挡板总长也不等。

2、本线挡板采用预制结构，按照以往工程梁端非标挡板+中间标准挡板的布置形式，对于全线32KM高架桥梁，由于曲线及联长的差异，存在大量非标挡板，给挡板预制带来困难。

3、广州十四号线采用直立式声屏障，预留全封闭条件，局部地段采用全封闭声屏障，挡板顶预埋声屏障钢构件，为保证后期全封闭声屏障的安装，桥梁两侧挡板立柱应对齐，偏差不得大于1°。曲线段上桥梁内外弧长不等又给挡板的布置带来困难，以往工程预制挡板的布置方法都不适用，需要找到其它组合形式。

以往工程挡板布置常见方法

二、曲线桥梁上挡板布置

本次研究在既有工程的基础上，对桥梁上，特别是曲线段预制挡板的布置进行研究，需要实现的目标有如下三点：

1、尽量减小挡板类型，减小预制所需模板套数。

2、桥梁左右两侧挡板立柱中心应尽量对齐，满足全封闭声屏障安装要求。

3、挡板在桥梁上的定位应简单明了，排布规则清晰。

为实现这一目标，将本研究分为两个阶段：第一阶段为外弧上挡板上的布置，以一联桥位单位，用尽量少的挡板组合拼装出任意长度的挡板。第二阶段：内弧上挡板的布置以外弧挡板为基准，尽量对齐。

（一）外弧上挡板的布置

先看以下一组计算式

L=2*n+0.1=2*(n-18)+1.9*19

L=2*n+0.2=2*(n-17)+1.9*18

L=2*n+0.3=2*(n-16)+1.9*17

…

L=2*n+1.8=2*(n-1)+1.9*2

L=2*n+1.9=2*(n-0)+1.9*1

提炼出通用公式为：

L=2*n+x=2*k+1.9*m

其中：

0≤x≤1.9

m=20-10x

k=n-m+1

以k为标准挡板A的个数，挡板长2m；m为调整挡板B的个数，挡板长1.9m。对任意一联桥上挡板总长L（联长-伸缩缝宽度，精确到小数点后一位），可用（2k+1.9m）组合出来。那么外弧上的挡板布置可按该规则排布：从小里程梁端开始布置，采用K块标准挡板A与m块1.9m挡板密拼到大里程梁端。对于挡板总长L小数点一位以后的数值可通过大里程端伸缩缝消化掉。

（二）内弧上挡板的布置

内弧上挡板需要以外弧上挡板为基准进行排布，保证与之对应的外弧挡板立柱中心连线基本与桥梁中心线法线方向基本平行，偏差θ不大于1°。由于内弧略短，采用2m长标准挡板密拼，偏差θ会越来越大。这就需要引入内弧上的调整挡板来调平这一误差：

1、以外弧为基准，对于外弧上标准挡板A（长2m）布置段，布置内弧上挡板发现某块挡板与外弧偏差已经大于1°时，即采用短板调平。短板采用调整挡板B(长1.9m)。

2、以外弧为基准，对于外弧上调整B（长1.9m）布置段，布置内弧上挡板发现某块挡板与外弧偏差已经大于1°时，即采用短板调平。这里短板采用调整挡板C(长1.8m)。

那么，曲线桥梁两侧挡板的布置可以按以上规则来布设，基本可以达到前文提出的三项目标

三、曲线桥梁上挡板布置程序实现

要实现上述的想法，手动调整，工作量会比较大。笔者尝试结合CAD二次开发，分析线路曲线要素，对一联桥进行自动分割，对A（2m）、B（1.9m）、C（1.8m）进行自动组合，实现区间挡板的自动布设。通过程序批量输出的最终结果如下：

挡板布置平面图（红：挡板A、蓝：挡板B、绿：挡板C）

挡板布置参数表

四、小结

通过对曲线段挡板布置的理论分析及程序实现，基本实现了挡板在图纸上的预拼装，对于现场施工有如下几个问题需要注意：

1、桥梁理论长度与实际长度存在差异，可通过最后一块板来进行调节，最后一块板相对于梁端的距离不得大于5cm。

2、挡板预制及现场拼装存在着施工误差，从小里程端到大里程端布置，对于联长较长的桥梁，存在着累计误差。施工时应尽量保证挡板制作、安装精度，通过挡板间的缝隙进行微调。

参考文献：

[1]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2002）