非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)在山區(qū)地方公路上的應(yīng)用——以貴州思南巖頭河大橋?yàn)槔?br/>

胡元珍

（貴州省交通科學(xué)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550003）

1 工程概述

貴州思南巖頭河大橋位于貴州省思南縣許家壩鎮(zhèn)與青杠坡鎮(zhèn)交界處，跨越巖頭河，跨徑布置為53m＋128m＋92m，橋梁全長(zhǎng)為281m，橋梁總投資2600萬元。該橋于2006年設(shè)計(jì)，2011年竣工通車。設(shè)計(jì)1#橋墩為雙肢薄壁實(shí)體墩身，墻式基礎(chǔ)，墩身高度為35m；2#橋墩上段為雙柱式矩形截面空心墩，中段為雙柱式矩形截面實(shí)心墩，下段為整體箱型截面墩，群樁基礎(chǔ)，墩身高度為86.5m。該橋?yàn)榉菍?duì)稱連續(xù)剛構(gòu)，具有分跨不對(duì)稱、墩高不對(duì)稱、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、可參考的工程實(shí)例少、并能與橋址區(qū)峽谷環(huán)境相協(xié)調(diào)、橋梁投資省等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)屈指可數(shù)。思南巖頭河大橋總體布置見圖1。

圖1 思南巖頭河大橋總體布置圖

1.1 自然條件

巖頭河大橋位于中低山河谷侵蝕區(qū)，地形切割強(qiáng)烈，橋軸線處兩岸地形不對(duì)稱，相對(duì)高差約200m，由于河水及其攜帶的碎屑物對(duì)河床底部產(chǎn)生強(qiáng)烈的下切割作用形成不對(duì)稱“V”形峽谷。本橋跨越的巖頭河，測(cè)時(shí)水面寬71m，水深約20m，為季節(jié)性河流。

1.2 工程地質(zhì)

橋位區(qū)出露地層為第四系殘坡積紅粘土、碎石土和晚古生代二疊系吳家坪組一、二、三段燧石團(tuán)塊狀石灰?guī)r夾煙煤、砂巖及泥巖。無活動(dòng)性斷層及古斷層存在，中風(fēng)化燧石團(tuán)塊狀石灰?guī)r整體性較好。雖然存在巖溶、崩塌、軟弱夾層及老硐等不良地質(zhì)現(xiàn)象，但規(guī)模小，影響范圍有限。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 公路等級(jí)

三級(jí)公路，計(jì)算行車速度30km／h，路基寬7.5m，路面寬6.5m。

2.2 汽車荷載

公路—Ⅱ級(jí)；人群荷載：2.61kN／m2。

2.3 橋面凈空

1m（人行道）＋7m（行車道）＋1m（人行道），橋面全寬9.5m。

3 橋型方案

本橋跨越“V”形峽谷，地勢(shì)險(xiǎn)峻，給橋型布置帶來很大的困難。在綜合考慮橋位區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件，并結(jié)合使用功能、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等要求，選取四個(gè)橋型方案進(jìn)行綜合比較，各方案介紹如下。

3.1 方案一：非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋

由于橋址所處地形的非對(duì)稱性，橋型方案根據(jù)地形首選非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)。本方案采用53m＋128m＋92m三跨非對(duì)稱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋梁全長(zhǎng)281m（方案一布置示意圖見圖2）。上部箱梁由一個(gè)94mT（小T）和一個(gè)162mT（大T）組成，主梁采用單箱單室斷面，頂板寬度為9.5m，底板寬度為5.5m。小T箱梁0#梁段高度為6.2m，合龍梁段和邊跨現(xiàn)澆梁段高度均為3.2m；大T箱梁0#梁段高度為9.5m，合龍梁段和邊跨現(xiàn)澆梁段高度均為3.2m。1#墩采用雙薄壁實(shí)體矩形墩身，墩身高度為35m，墻式基礎(chǔ)。2#橋墩上段為雙柱式矩形截面空心墩，中段為雙柱式矩形截面實(shí)心墩，下段為整體箱型截面墩，墩身高度為86.5m，樁基礎(chǔ)。

圖2 方案一布置示意圖

3.2 方案二：對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋

本方案主橋采用70m＋125m＋70m三跨對(duì)稱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，引橋?yàn)?0m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋梁全長(zhǎng)294m（見圖3）。主梁采用單箱單室斷面，頂板寬度9.5m，底板寬度5m。1#墩采用雙薄壁實(shí)體矩形墩身，墩身高度為25m，樁基礎(chǔ)；2#橋墩采用雙薄壁空心墩身，墩身高度為91m，樁基礎(chǔ)。

圖3 方案二布置示意圖

3.3 方案三：?jiǎn)蜹連續(xù)剛構(gòu)橋

本方案主橋采用125m＋125m兩跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，引橋?yàn)?0m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋梁全長(zhǎng)282.4m（見圖4）。主梁采用單箱單室斷面，頂板寬度9.5m，底板寬度6m。箱梁0#梁段高度為13m，合龍梁段和邊跨現(xiàn)澆梁段高度均為4m。1#墩交界墩采用單肢薄壁實(shí)體墩身，墩身高度為20m，樁基礎(chǔ)。2#橋墩采用雙薄壁空心墩身，墩身高度為83m，樁基礎(chǔ)。

圖4 方案三布置示意圖

3.4 方案四：吊裝箱拱橋

本方案主橋160m的鋼筋砼箱形拱，凈矢跨比f0／L0＝1／5，拱軸系數(shù)m＝1.756。兩岸引橋?yàn)?×25m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橋梁全長(zhǎng)278.4m（方案四布置示意圖見圖5）。主拱圈采用箱形斷面，斷面形式為寬7.5m，高2.6m的單箱五室。

圖5 方案四布置示意圖

3.5 橋型方案綜合比選

橋型方案綜合比較如表1所示。

表1 橋型方案綜合比較表

四種橋型方案均能滿足使用功能的要求。設(shè)計(jì)最終推薦方案一，即53m＋128m＋92m非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)。項(xiàng)目自2011年竣工通車至今，運(yùn)營(yíng)狀況良好。

4 非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋梁在地方公路的適用性

山區(qū)地方道路上的橋梁，常常是橋面較窄，跨度不大，荷載等級(jí)不高，在跨度100～200m這種深谷地形之中，連續(xù)剛構(gòu)具有絕對(duì)的優(yōu)越性，在這種深谷之中選用T梁，不管是30m和40mT梁均有橋墩較多的不利因素，選用大跨度拱橋也有一定的局限性，現(xiàn)在我省的拱橋現(xiàn)澆跨度基本控制在125m以內(nèi)，對(duì)于大于125m跨度的拱橋施工難度較大，有一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，而且造價(jià)也較高，對(duì)于深度大于50m的河谷，滿堂支架的搭設(shè)風(fēng)險(xiǎn)較大且造價(jià)較高，采用懸拼拱架法現(xiàn)澆施工，對(duì)于拱架本身的架設(shè)難度較大，支架進(jìn)行預(yù)壓以及施工結(jié)束后對(duì)拱架的拆除均是比較麻煩的施工過程。采用大跨的連續(xù)梁橋時(shí)，由于橋墩與上部結(jié)構(gòu)有支座的存在，在施工過程中應(yīng)先將橋墩與上部結(jié)構(gòu)箱梁固結(jié)，而在合龍后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，施工過程也比較麻煩，而且由于連續(xù)梁橋支座的設(shè)置在墩頂之上的0#塊處箱梁的負(fù)彎矩較大，因而連續(xù)箱梁的跨越能力遠(yuǎn)不及連續(xù)剛構(gòu)，所以從以上各種常見橋型的比較結(jié)果來分析，連續(xù)剛構(gòu)橋在這種地方公路橋梁中的地位是明顯的，選取連續(xù)剛構(gòu)橋不僅可以大大減少公路長(zhǎng)度，而且在今后的運(yùn)營(yíng)過程中也比設(shè)有支座的拱橋、T梁橋、連續(xù)梁橋的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低得多，也簡(jiǎn)單得多。

由于地形的特殊性，常常會(huì)出現(xiàn)墩高、跨徑不對(duì)稱的問題，非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)就會(huì)時(shí)常出現(xiàn)。若有意識(shí)做成上部對(duì)稱結(jié)構(gòu)（主要是邊跨對(duì)稱），可能就會(huì)造成橋墩位置不合理、橋墩高度不協(xié)調(diào)、橋跨偏長(zhǎng)等問題，因此采用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)往往是一種較合適的選擇。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)交通建設(shè)的迅速發(fā)展，連續(xù)剛構(gòu)橋跨越能力大，施工難度小，行車舒順，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便，造價(jià)較低，所以連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)趨于成熟，但連續(xù)剛構(gòu)橋成橋后也普遍存在“跨中撓度過大”、“混凝土開裂”等質(zhì)量問題，綜合分析研究我國(guó)連續(xù)剛構(gòu)橋發(fā)展現(xiàn)狀后總結(jié)認(rèn)為，出現(xiàn)各種病害的連續(xù)剛構(gòu)橋的主跨基本大于150m，而且橫寬及0#塊高度高，然而在地方公路橋梁中正好利用了連續(xù)剛構(gòu)的長(zhǎng)處，主跨一般會(huì)在100m左右，而橋面寬度一般處于10m左右，這樣對(duì)于箱梁來說0#塊的高度不大，而且箱室也較小，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的連續(xù)剛構(gòu)橋來說，從結(jié)構(gòu)分析上是清楚的及合理的，從運(yùn)營(yíng)的情況來看也沒有發(fā)現(xiàn)病害的出現(xiàn)。因而對(duì)于地方公路來說，在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下選取連續(xù)剛構(gòu)橋甚至是不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，不管是在經(jīng)濟(jì)上、安全上、管養(yǎng)成本上均是不錯(cuò)的橋型方案。

思南巖頭河大橋橋型方案與孔跨布置充分考慮了實(shí)際的地形與地質(zhì)情況，參考了國(guó)內(nèi)類似橋梁經(jīng)驗(yàn)，采用大、小T連續(xù)剛構(gòu)方案，是典型的非對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)公路橋。該橋的設(shè)計(jì)為今后連續(xù)剛構(gòu)橋的擴(kuò)展應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，并為今后同類型橋梁的設(shè)計(jì)提供參考。

[1]丁立新.貴州關(guān)興公路落拉河特大橋總體設(shè)計(jì)[J].世界橋梁，2005，（1）：14-16.

[2]莊衛(wèi)林.瀘州長(zhǎng)江二橋設(shè)計(jì)[J].西南公路，1997，（4）：1-5.