贵州山区高速公路中小跨径梁式桥设计浅谈
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摘要：结合山区高速公路特点，介绍山区桥梁设计中跨径选择，墩、台、基础和结构体系宜采用的型式以及桥梁和路基之间的关系。
贵州省地势西高东低，平均海拔在1100米左右。贵州高原山地居多，是全国唯一没有平原的内陆省份，其中92.5%的面积为山地和丘陵，素有“八山一水一分田”之说。
在贵州山区修建的公路具有地形、地质、水文等自然条件复杂，平曲线占公路里程比例高，纵坡值大，地面起伏大，沿线自然生态较好、环境优美的特点。贵州山区公路能选择的路线走廊带较少，为了较好的综合技术、经济指标，少破坏自然环境，桥梁多处于曲线上，其中有相当比例的中小跨径梁式桥，设计中弯、坡、斜桥较多，墩台型式多样。
根据贵州省委、省政府提出的2030年前建设完成6851公里的高速公路，实现“县县通高速公路”的规划，以及贵州高速公路建设工程艰巨、资金紧张、工期急迫、桥梁隧道比例大（高速公路中的桥隧比例高，往往桥梁长占路线里程的50%以上，有些甚至达到70%~80%）的实际状况，做好最为常见标准跨径梁式桥设计，实现有效控制项目投资规模是非常重要的。桥梁设计要从从协调解决好桥梁与路基的关系、桥型方案选择以及与地形地质之间关系等方面，把握好“因地制宜、安全适用、经济合理”的原则，降低工程造价。
一、桥梁与高填方路基的关系
由于高速公路投资大，贵州高速公路平均造价约6744万元/公里（按里程6851公里，总投资4620亿元框算），而贵州高速公路桥梁多为旱桥，应根据填方高度，在地形地质允许的条件下，与路基方案进行综合比较，合理选用，可以有效的的降低公路的造价。
对于路基规范中“路基中心填方高度超过20m时，宜和桥梁做方案比选。”的原则，可灵活的采用。在山区修建高速公路，往往废方较多，部分路段虽填高较大，但对地形上两侧有收口的峡谷，为消化废方，在路基稳定的前提下，采用路基方案往往更经济，还能有效的消化废方，达到降低造价的目的。在贵州的高速公路中路基中心填方超过30m的路段在各项目中经常采用，而实施的情况证明，确实达到了降低公路造价，减少了弃土场的设置。
当地形起伏大，在地形横坡陡峭的路段，又不宜采用错台式路基方案时，不可避免地会出现半边桥。当低侧填土高度15m~20m时，综合地质情况，将加筋挡墙，锚杆挡墙、弃土方案与半边桥做综合比较后决定是否设置桥梁。
二、桥型方案及结构体系选择
贵州山区高速公路桥梁多为弯、坡桥，标准跨径大中桥宜采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系，既易于适应平面线形，又适应桥梁受力特点。根据地形，将中间墩高较高，线刚度相差不大的相邻几个桥墩固结，较矮的边墩设置支座，高墩、矮墩的受力性能都得到了改善，且适应地形特点。
针对贵州高速公路建设的特点，对于中小跨径的梁式桥在设计初期可采用模拟方案比较法，即采用相同桥长，相同平均墩高，不同跨径进行上下部综合经济技术比较。采用的理由主要有以下三点：
第一，贵州山岭重丘区高速公路，一般梁式桥的桥墩多介于20～40m之间，少数墩高达50～60m，除相对高差大于70m以上而采用大跨径桥梁外，其余桥梁采用中小型跨径梁板桥，这样是相对经济的；
第二，桥梁较多，分布也较广，结合一般桥梁的设计原则和设计经验，可以通过对不同桥梁高跨比选择不同跨径进行技术经济综合比较，最后得出合理经济的桥型方案；
第三，综合项目段桥梁地形、地质及高跨比，进行数理统计分析及模拟比较，可以获得不同墩高条件下，相对经济合理的桥跨方案。
具体的比较时，对不同的桥墩高度进行桥型比选，大致可将墩高分为10m
1）模拟比较方案Ⅰ（墩高10m
墩高10m
桥型方案 上部构造
上部结构形式 平均墩高 孔数-跨径 桥长 混凝土 钢筋 钢绞线 其他钢材
（米) （孔-米） （米) C50 R235 HRB335 （㎏） （㎏）
(立方米) （㎏） （㎏）
方案一 20m空心板 15 5--20 100 1574.3 107445 125284 47211 3368
方案二 20mT梁 15 5--20 100 1386.3 57070 317210 33490 4160
方案三 25mT梁 15 4--25 100 1436.2 39634 305753 43117 7240
下部结构 综合工程费用
桥墩 基础
墩柱形式 混凝土 钢筋 桩长 混凝土 钢筋
C30 R235 HRB335 C25 R235 HRB335
(立方米) （㎏） （㎏） （米) (立方米) （㎏） （㎏） (万元）
方案一 双柱墩 493.5 4032 57524 15 199.5 964 18223 655.1
方案二 双柱墩 542.5 14319 50288 15 231.0 10950 14710 663.2
方案三 双柱墩 479.2 4544 52645 15 212.4 943 15617 670.3
从上表可以看出，20米预应力混凝土空心板造价相对较低，但考虑到选用空心板，架梁时一片梁四个支点不易调平，易造成支座脱空，受力不均的情况，采用20米预应力混凝土T梁较为合理。
2）模拟比较方案Ⅱ（墩高20m
墩高20m
桥型方案 上部构造
上部结构形式 平均墩高 孔数-跨径 桥长 混凝土 钢筋 钢绞线 其他钢材
（米) （孔-米） （米) C50 R235 HRB335 （㎏） （㎏）
(立方米) （㎏） （㎏）
方案一 20mT梁 25 6--20 120 1680.1 68751 383626 40711 7315
方案二 25mT梁 25 5--25 125 1700.7 47756 369940 49061 7804
方案三 30mT梁 25 4--30 120 1774.9 71536 319574 54684 6849
下部结构 综合工程费用
桥墩 基础
墩柱形式 混凝土 钢筋 桩长 混凝土 钢筋
C30 R235 HRB335 C25 R235 HRB335
(立方米) （㎏） （㎏） （米) (立方米) （㎏） （㎏） (万元）
方案一 双柱墩 814 18333 67445 20 354 1571 26028 753.6
方案二 双柱墩 1028.8 14229.5 101427.4 20 890.6 1439 19548 710.5
方案三 双柱墩 891 4417.0 58424 20 305.4 1193 19564 711.4
从上表可以看出，25米预应力混凝土T梁造价相对较低，实际设计中一般采用25米预应力混凝土T梁。如工期比较短，也可采用30米预应力混凝土T梁。
- 贵州大学研究生