浅析柞山高速公路初步设计中桥型方案的设计

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摘要：山区高速公路桥梁具有曲线、大纵坡、高墩、长桥等特征，在桥型方案的比选上有相当难度和复杂性。本篇就以往山区高速公路桥梁设计经验，浅析柞山高速公路初步设计中高架桥桥型方案的设计。

关键词：桥型方案；设计经验

Abstract: the mountainous area highway bridge with curve, big ZongPo, high piers fromcomponents, features, such as bridge in the scheme than a difficult choice and complexity. This is before the mountainous area highway bridge design experience, then analyses the highway bridge viaduct in the preliminary design scheme design.

Keywords: bridge project; Design experience

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

前言：柞山高速公路位于山岭重丘区，路线方案受地形和地质、环境保护等因素制约，作为重要组成部分的桥梁其平纵线形受影响较为突出。具有曲线、大纵坡、高墩、长桥等特征的山区高速公路桥梁，在桥型方案的比选上有相当难度和复杂性。以下就以往山区高速公路桥梁设计经验，浅析柞山高速公路初步设计中高架桥桥型方案的设计。

一、 桥型方案的比选对于山区高速公路而言，桥型方案的选择除了依据适应、经济、美观、安全的原则外，还应着重考虑施工难易程度、山区地质病害及环境保护等影响因素上部构造型式的选择，并综合考虑其受力特点和经济性。结合以往山区高速公路桥梁设计经验，在柞山高速公路初步设计中，主要考虑对简支空心板、先简支后连续组合箱梁和现浇连续箱梁三种结构桥型进行比较。①简支空心板结构：此种结构桥型，施工方便，施工技术成熟；但跨径小，梁高大；由于桥梁跨径受限制，往往造成跨深沟桥梁高跨比不协调，美观性差；上部构造难以与路线小半径、大超高线形符合，且高墩数量增加；桥面伸缩缝多，行驶条件差。因而，在山区高速公路中，该类桥型一般用于地形相对平缓、填土不高的中、小桥上。②现浇连续箱梁：对于预应力混凝土弯桥，梁在承受竖向弯曲时，由于曲率的影响，必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致挠曲变形，这种弯扭互相耦合的作用，使得弯桥变形也为弯曲和扭转两者的迭加，故变形值要比一般直线桥为大。同时由于扭矩作用，弯桥的外梁荷载加重，内梁减载，内外梁应力产生差别。因此，抗扭能力强的整体式闭合箱梁成为弯桥设计的首选型式。另外我们在初步设计阶段，在桥型选择时，也较多地考虑了桥梁的美观因素，在保证结构强度需要的同时，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调。采用现浇连续箱梁，布孔方便、合理；对小半径、大超高线形平纵横要求适应性强，外观平顺，桥型美观，行车平顺舒适。但对于现浇预应力连续箱梁来说，采用满堂支架施工，对山体植被破坏严重，支架工程量大，对于跨河桥影响排洪，支架安全性较难保证。另外，施工周期长，施工费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂。因而采用满堂支架现浇的施工方法，一般用于地形平坦、中等跨径且墩高不大、桥孔不多的桥梁；或弯曲程度较大的弯桥、变宽桥以及预制场地选择困难的桥梁。 ③预制吊装组合箱梁：一般来说，预制吊装多梁式组合箱梁在中等跨径的桥梁中具有造价省，施工方便的特点。其桥型美观，结构受力性能好，行车平顺性良好。无需大量支架，造价较低，后期养护工作量较小。若在桥头路基上预制组合箱梁、采用架桥机安装，将主要施工工作面转移至桥上，可大大减小对沿线环境的影响。在本项目设计中，如预制场地选择较方便，弯桥的弯曲程度较小，无大超高、大纵坡时或跨越沟谷、河流的中等跨径的桥梁，可考虑采用预制拼装组合箱梁结构。

二、下部构造型式下部构造应能满足上部结构对支承受力的要求，同时在外形上要做到与上部构造相互协调、布置匀称。

① 桥墩形式：由于本项目桥梁跨径一般在25～40m之间，墩高在30米以内，为了尽可能的标准化和统一化，桥墩形式基本以柱式墩为主。其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻颖美观，桥墩布设灵活性大，可适应不同类型的基础。在跨线高架桥中，采用独柱墩，可使整个桥梁外型简洁优美，线条流畅，促进桥梁与周围环境协调。而当桥梁跨越深谷不受水流限制时，或桥梁跨越沟谷溪流交角较小且仅有较小的漂流物或轻微的流冰时，采用双柱墩不失为一种较好的选择，可提高箱梁的横向稳定性和抗扭刚度，尤其对于曲线半径较小或大纵坡的桥梁，采用双柱墩可减小曲率和纵向水平力的影响；另外，采用双柱墩加盖梁的形式，广泛应用与预制拼装组合箱梁的结构中。因而，选择何种柱式墩，可结合具体的桥型，地形和地质状况，技术经济和美观等因素综合考虑。②基础形式：对于桥梁基础设计而言，沿线山岭区地质条件较好，承载力大，一般可满足扩大基础的要求。一般对于地面横坡小的桥墩基础，可采用扩大基础形式；但采用扩大基础施工工作面大，基坑开挖工程量大，严重破坏山体、植被，造成水土流失和水体污染，对环境的破坏相当严重；由于山体横坡较陡，基坑开挖后高边坡也存在着防护困难、工程量大，边坡稳定性和安全等问题。因此，从施工难易程度、结构安全性、工程造价和环境保护等方面综合考虑，灵活采用人工挖孔短桩基础与扩大基础相结合的方式。

三、桥梁分孔桥梁总跨径确定后，还需进一步进行分孔布置。在柞山高速公路的初步设计中：桥梁跨径的选择依据地形和地质情况、水文情况、墩高、平面线形、施工难度以及技术经济和美观等因素进行综合考虑。拟定桥梁孔径布置的一般原则如下：①桥梁孔跨的布置，除满足桥梁功能及其他条件的要求外，应使其总造价较低。一般来说，地质越差或下部结构投资越大，就越宜采用较大的跨度，以减少支承结构的工程量，从而节省投资，反之亦然。因此，桥梁孔跨布置往往表现为：引桥小于主桥，边跨小于中跨。②梁桥相邻跨度的比值（小跨比大跨）宜在[0.4,1]内，接近0.618时，桥跨变化会显得平顺、流畅。悬臂施工的连续梁桥或连续刚构桥，其跨度应满足施工时对称T构对称跨度的要求。③ 同一区段内，桥梁的孔径与式样应力求统一；同一座桥梁，应尽量采用相同的结构并且等跨；对于跨度不超过30m的简支梁桥，其跨度应采用标准跨度。以达到方便设计与施工，取得经济效益。④一般情况下，桥孔不宜压缩。起桥高度一般为6～8m，较小者取至2～3m。有条件设置挖方内桥台者，应优先采用。⑤桥梁中线宜与天然河道洪水流向正交，避免水流在桥头形成水袋而产生三角回流，影响线路或桥梁安全；桥跨结构应高出设计洪水水位至少0.25m,必要时，尚应考虑壅水高、波浪侵袭高、局部股流涌高、斜水流局部冲高、河弯超高、河床淤积或漂流物等的影响。⑥跨越V字形或接近V字形峡谷时，桥梁主跨往往采用一跨跨过，并且优先考虑拱桥或斜腿刚构方案。 ⑦在互通式立体交叉中，桥梁的布设应尽量避免出现分叉桥或急转弯桥，若无法避免时，应于分叉处、桥面宽度聚变处或急转弯处设置桥墩，使桥梁受力状态良好。另外，在互通式立体交叉中，桥梁群在水平面上的布置应力求作到匀称，桥下通透性良好。

四、结语

对于山区高速公路而言，因发展时期较短，具有曲线、大超高、大纵坡、高墩和长桥等特征的桥型方案设计，还处于摸索阶段，有很多新的问题需要进一步的探讨和研究。随着社会经济和公路事业的发展，大力发展山区高速公路将成为必然，因而山区高速公路桥型方案设计必将日趋成熟。笔者结合以往山区高速公路设计经验，就柞山高速公路初步设计中桥型方案的选择，提出一些粗浅的认识，文中不当之处敬请同行和有关专家指正。

参 考 文 献

［1］祝敏方，山区高速公路桥梁设计探讨 公路 2003（5）.［2］范立础. 桥梁工程 北京，人民交通出版社，1993.［3］公路桥涵地基与基础设计规范 (JTJ 024—85).北京，人民交通出版社，1985. ［4］张师定 桥梁孔跨布置定性研究