摘要：桥梁又是水利工程的重要组成部分，尤其是各种类型的斜桥。南水北调是解决我国北方地区水资源严重短缺问题的一项重要战略举措，也是关系到我国经济社会可持续发展的重大基础性设施工程。东线工程中，有着数量大且类型多样的斜桥，为确保工程建成后的良好效益，就必须要做好斜桥设计，以降低工程对沿线居民正常生产生活的影响。因此，文章结合工程案例，对东线工程中斜桥的应用进行具体分析。
关键词：南水北调；东线工程；斜桥；应用
随着道路等级的提高和人们对行车舒适性的追求，斜桥在桥梁建造中的比重越来越大。一般情况下，建造斜桥不仅能缩短桥长，节省材料，提高经济效益，而且能增加路线及桥梁的美观性。目前，由于斜桥数量的增多，斜桥表现出来的问题也越来越突出，例如：桥面板或梁体容易出现各种裂缝，桥梁上部结构容易发生整体旋转，桥梁支座经常由于横向位移过大而遭到破坏等等。由于弯扭耦合等作用的存在，使得斜桥在力学性能上明显区别于正桥。在各类水利水电工程建设中，常常需要修建各种类型的桥梁，尤其近几年来，随着南水北调工程、胶东调水工程等国家大型调水工程的相继开工建设，桥梁工程逐渐成为水利工程中较为重要的组成部分。在水利工程中的斜桥数量已占到了全部桥梁数量的80%左右，这些斜桥的修建不但能够使整个线性美观流畅、方便当地居民通行，而且能够节省投资，提高经济效益。因此探讨斜桥在南水北调工程中的具体应用具有十分重要的现实意义。
一、工程概况
南水北调东线工程在山东省境内分为南北、东西两条输水干线，形成“T”字形输水大动脉，共包括11个单项工程。其中，南四湖—东平湖段工程、鲁北段输水工程和济南—引黄济青明渠段工程与当地生产和生活关系最为密切，是交叉建筑物布置最为密集的3个单项工程。这3个单项工程渠道总长约376.924km，布置各类跨渠桥梁398座。南四湖—东平湖段工程和鲁北段输水工程2个单项工程输水渠道利用现状河道，济南—引黄济青明渠段工程输水渠道为新开挖明渠，渠道沿线与道路相交处需修建桥梁，以保证道路的畅通，由于渠道线路较长，与沿线道路相交情况复杂，道路走向多样，涉及道路等级标准不一，因此，在实际工程设计中就不可避免地需要布置斜桥，南水北调东线这3个单项工程斜桥数量达325座，占桥梁总数的80%以上。
二、斜桥特点
斜桥的特点在于斜交，即桥梁纵向中心线的法线方向与被交叉渠道中心线不是平行关系，而是有一定夹角，通常以锐角定义或表示，锐角一般小于30°，在特殊情况下可以放大，但最大一般不超过45°。目前，斜桥的结构类型主要为斜交板桥、斜交梁桥和斜交拱桥，由于板桥结构形式具有梁高适中、预制方便等特点被广泛采用。梁高适中主要考虑桥梁与道路的连接，若梁高过高，如T型梁桥，同跨径情况下通常比板桥高，不仅增加工程投资，而且引路过长影响行车舒适性。预制方便主要是板桥跨径类型多样，有标准跨径6m、8m、10m、13m、16m、20m等跨径，板宽通常为0.99m和1.24m，可以任意组合多种桥宽和桥长，结构形式有预应力和普通钢筋2种类型，可以根据施工条件进行选择。
三、应用分析
南水北调东线的斜桥布置主要采用了4种做法；一是改移输水渠道或改变相交道路走向；二是斜桥正做，即桥梁的墩台布置垂直于路线走向，但不平行输水渠道，与输水渠道存在一个夹角；三是斜桥斜做，即桥梁的墩台布置平行于输水渠道；四是斜桥按照正交桥梁布置。
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1）要想减少斜桥的修建可以改移输水渠道的线路走向或改变相交道路走向。南四湖—东平湖段工程和鲁北段输水工程的输水渠道利用现状河道输水，由于现状河道运行多年，不宜改变其走向，改移输水渠道走向的做法主要运用在济南—引黄济青明渠段工程中。济南—引黄济青明渠段工程共长122.47km，由于输水线路较长，工程很难以桥梁为控制性指标进行渠道设计，但可以局部调整渠道轴线走向，尽可能避免渠道轴线穿过十字路口、丁字路口或使得渠道轴线与道路轴线斜交过小，无法修建桥梁的情况。这种方法需要渠道设计人员综合考虑工程需要进行渠道线路布置，在满足输水功能的前期下，充分兼顾交叉建筑物的布置。渠道沿线交叉道路类型多样，有高速、国道、省道、县乡道路和农用道路，高速、国道、省道等高等级道路走向一般无法改变，实际设计中主要针对县乡道路和农用道路的具体情况，以改善现状通行功能为前提进行道路走向调整，调整的最终目的是不修建斜桥或者修建斜度小的斜桥，对于不能改变走向的道路需合理布置斜桥。
2）斜桥正做，桥梁轴线与道路轴线走向一致，但桥梁墩台轴线与渠道轴线存在一定夹角。斜桥正做适合夹角较小的情况，因为夹角的大小直接影响输水渠道的水流，夹角不宜过大，一般小于3°。南四湖—东平湖段输水渠道有通航的功能要求，沿线桥梁没有采用这种做法。鲁北段输水工程和济南—引黄济青明渠段工程有采用，但一般在桥宽为单车道和夹角小于3°的情况下采用，若桥宽较宽，桥梁墩台占用渠道过流面积较大，过流损失大，会影响输水水流流态和水面线的计算。对于跨渠桥梁通常要进行防洪影响评价，斜桥正做的做法对评价指标中的阻水比指标影响较大，这也是夹角不宜过大的主要原因。斜桥布置以后要与渠道设计人员衔接，进行过流损失、水面线和阻水比等水力设计要素的计算，以保证输水工程的正常使用。
3）斜桥斜做，桥梁轴线与道路轴线走向一致，桥梁墩台轴线与渠道轴线平行。斜桥斜做的做法既能保证道路的畅通，又极大限度地减少了墩台对渠道的输水影响。这是目前处理斜桥情况运用较多的方法，实践证明，这种做法经济、安全、有效。南水北调东线沿线桥梁大多数采用的是这种斜桥斜做的做法，斜角控制在45°以内。斜桥作为一种特殊的结构受力形式，设计角度有一定限制，这是斜桥设计中需要注意的重要因素。换言之，斜桥的角度不能无限大，不是所有的交叉位置都适合建造斜桥，如果遇到交叉角度过大的情况，可以采用第一种做法调整，调整后再考虑是否可以布置斜桥。
4）斜桥按照正交桥梁布置，区别于第二种做法，这种做法的布置是桥梁轴线与道路轴线走向不一致，桥梁墩台轴线与渠道轴线平行。斜桥按照正交桥梁布置的优点在于把斜桥调整为正交桥梁，正交桥梁结构受力明确，施工简便；缺点是改变了原有道路的走向，对于一些低等级的道路，如农用道路等可以实现，有时还能较好地改善交通通行条件，但如果道路走向无法改变，就会造成在桥位处道路路线呈现S形，不方便通行，给当地居民的通行造成不利的影响，因此，采用这种做法必须慎重。南水北调东线沿线桥梁设计过程中，采用此种做法的桥梁均进行了详细的道路路线设计，包括纵断面设计和横断面设计，与现有道路的衔接设计和支路的连接设计，以保证桥梁建成后，满足当地居民生产和生活需要。
南水北调东线工程作为国家的重要水利工程，影响深远，沿线桥梁与当地居民联系密切，设计过程中，通过多角度方案比选确定最为合理的桥梁布置方案，斜桥的应用产生了良好的社会效益和经济效益。在今后的水利工程中要充分认识到斜桥设计的重要性，使斜桥结构形式在水利工程中得到较好的应用。
参考文献：
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论文作者:胡方田
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/20
标签：斜桥论文; 桥梁论文; 工程论文; 道路论文; 渠道论文; 轴线论文; 南水北调论文; 《基层建设》2020年第1期论文;