桥梁大师在错墩台桥梁设计中的应用
桥梁大师2006在错墩台桥梁设计中的应用
北京中交跨世纪工程技术有限公司孙伟
一、引言
由于受到地形、地质条件的限制，山区公路一般线形复杂、相对高差较大。特别是我国西部地区的高速公路建设，由于西部多为山岭区，因此公路全线桥梁数量所占比重较大，所采用的结构类型和基础形式较为多样，如：较多的采用空心墩、实体墩等高墩类型；左右幅桥长不同、桥宽不同、墩台错开；左右幅采用不同的跨径组合等等。
自我国实施西部大开发战略以来，西部地区的高速公路建设越来越多，对桥梁设计部门的勘察、设计水平提出了更高的要求，由于桥梁设计本身的复杂性的，因此对相关的桥梁CAD辅助设计软件也提出了更高的要求。
桥梁大师作为新一代数字化桥梁设计软件，为适应此类桥梁设计、提高桥梁的设计质量和设计效率，在原有功能模块的基础上进行了有针对性的改进。
二、桥梁大师2006为适应此类桥梁设计所进行的改进
考虑到山区公路桥梁的特点，桥梁大师2006软件作出了以下几项改进。1。针对左右幅结构形式不同的双幅桥设计所采用的设计思想：左右幅上下部结构分幅处理、分幅套用上下部标准图。
桥梁大师基于特征建模的设计思想和参数化设计技术应用，实现了设计
人员对全桥总体的数据信息传递。通过建立桥梁资料时的跨径信息识别，如
3x20/4x30形式的跨径表达式输入，可实现全桥左右幅信息在同一桥型布置图中表示，但左右幅分别设计。在建立模型时，用户可针对左、右幅的特点分别套用不同形式、不同类型的上、下部结构的标准图。
当左右幅跨径组合不同或墩台需要错开布置时，可通过中心偏距与基准墩台号、基准跨号的组合使用，来实现可控制的左右幅墩台错开距离。
2．针对双幅桥只需要设计其中半幅时的处理方法：在桥梁模型的属性中可对设计类型进行选择。
图1 全桥主要控制类型属性信息修改界面
当由于地形限制，同一路段范围左右幅需要路桥组合设计时，如左幅为路，右幅为桥时，桥梁大师通过对“设计类型”的选择，可实现设计全幅、设计左幅、设计右幅。当选择了半幅（左幅或右幅）设计时，则对应另一幅的相关信息和数据处于关闭状态，这样生成的全桥总体布置图、一般构造图、钢筋图及工程数量统计等均为半幅桥的。
3．实现同幅桥同一墩或台所接各桩基长度不同的做法。
山区公路所经地段往往横向高差较大，因此左右墩台有时候需要采取不同的类型和结构，即使采用相同的基础类型，如均为桩基础，也可能由于地质状况的不同，对同幅所接的桩基采用不同的桩长。
对此，桥梁大师在原有已经实现左右幅不同的墩台、基础类型及基底标高的设置上，在基底标高的设置功能上做了改进：
图2 盖梁横坡、桩长参数修改界面。
当需要设置同幅所接左右桩长不同时，可以在基底标高一项中输入数组，如１２０.５，１２４.８；也可以在对应墩或台的基础属性中按照数据形式输入桩长：如２０，３０。
4．放开桥梁主梁、盖梁及垫石等的横坡坡度
当桥梁位于较大的超高段时，为减缓不稳定效应，增加上下部结构之间的可靠性，设计时可根据需要对上下部结构的横坡设置进行单独考虑，如：在超高渐变段上，为实现同一联长范围内盖梁横坡的统一，以便于设计和施工，桥梁大师进行了调整：将盖梁横坡一项的属性放松，允许设计人员单独对每一墩、台或者每一联长内的相关墩台盖梁统一进行横坡设置。如以上图2所示。
除此之外，对于上部结构主梁的预制横坡度、空心板和小箱梁主梁的摆放横坡度、横向垫石坡度，设计人员也可以根据设计需要进行单独设置。
5．实现左右幅中心及最小弦法建立模型
对于曲线桥的设计，为了保证主梁所属封锚段或现浇段最小厚度要求，并且避免在小半径曲线上时减短主梁预制梁长，桥梁大师软件在建立桥梁模型时，设计人员可选择左右幅中心建模，在这种情况下，标准跨径所代表的是左右半幅中心线上的长度；也可根据需要选择最小弦法建立模型，此时，标准跨径所代表的是内弦线（最小弦）上的长度。
二、工程实例
某工程位于我国西南某省区，全线100余座桥梁用桥梁大师设计完成，其中近一半数量的桥梁为错墩台类型，本文以该工程中其中一座典型桥梁为例，并结合设计流程，介绍桥梁大师2006软件在该类桥梁设计中的应用。
1．桥梁工程实例简介
该工程中某座常规梁式桥，桥梁中心桩号K137+144，左幅跨径：
5x30+5x30；右幅跨径：5x30+6x30；由于受地形条件限制，该桥右幅要比左幅多做一跨，同时要保证桥梁左右幅起点桩号一致，即起点侧对齐。
桥梁上部结构采用标准跨径L=30m的预应力混凝土T梁；下部桥墩为桩柱结构，桥台为U型桥台、柱式台。
2．设计流程
2.1 建立工程、编辑桥梁项目资料
新建立该工程的文件包，输入工程的概况信息，并完成全线或部分路段上桥梁项目资料的编辑。
图3 全线桥梁资料信息编辑界面
2.2 导入外业设计数据资料
利用桥梁大师2006设计数据资料的导入功能，可直将路线设计人员提
供的由路线设计软件生成的平、纵、横、超高等建立桥梁模型所必备的设计数据资料导入到当前工程的设计资料管理器中。
2.3 建立满足全线或该部分路段所属桥梁设计所需要的上、下部标准图库
可以新建上、下部标准图；也可以自动导入原来已经建好的标准图。
图4 标准图（上部）建立向导界面
2.4 完成工程配置内容设置以及bm.dwt模板信息的设置。
为保证全线桥梁统一的出图风格和设计的规范化，需要在建立模型之前完成工程配置内各项内容和bm.dwt模板中字体、线型的设置。
2.5 建立桥梁模型，套用合适的上、下部标准图生成桥型布置图。
图5 错墩台类型桥梁的桥型方案设计（建模）界面
建立模型时，可在桥型方案界面中选择“套用标准图”，生成桥型布置图。根据该桥所在位置（桩号：K137+177）地形、地质状况的要求，在桥梁终点侧左右幅要采用不同的桥台形式：左幅10号台采用U型桥台；右幅11号台采用柱式台形式。可在桥型布置图生成后，通过“设计”菜单下的“查看和修改”命令将两桥台替换成对应桥台类型的标准图。全桥桥墩均采用桩柱式结构。
图6 上、下部结构标准图查看和替换界面界面
通过利用尺寸驱动等操作，对基底标高、基础埋深、盖梁横坡等进行调整，使其成为合乎工程需要的全桥总体布置图。
2.6 布梁、根据布梁修改模型并生成主梁布置图。
该桥为曲线桥，需要进行布梁方案设计，以确定主梁预制梁长、封锚厚度及现浇段宽度等尺寸数据。
选择“相对墩中心连线”的基线偏置方式布梁，在“修改主梁平面布置界面”中，对以上信息进行修改，通过执行“根据布梁修改模型”命令能将由于布梁设计而导致的支座位置数据信息传递回到桥型布置图中。并可生成主梁布置图。
图7 主梁平面布置信息修改界面
2.7出图
生成墩台一般构造图、桩位坐标图及钢筋构造图等，生成全桥工程数量汇总表。在生成墩台一般构造图及钢筋构造图时，系统可自动将左右幅同类墩台类型的相关图纸合并出图。
图8 墩台一般构造图分类、合并出图界面