山區(qū)大跨度橋梁的巖土工程問(wèn)題

【摘 要】隨著西部山區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，山區(qū)跨越大江大河的橋梁不斷增多，橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型也由小跨度的靜定簡(jiǎn)支梁橋，向大跨度高次超靜定的斜拉橋、懸索橋或連續(xù)剛構(gòu)橋等空腹薄壁結(jié)構(gòu)類(lèi)型發(fā)展。這使得山區(qū)橋梁斜坡地基、邊坡或斜坡穩(wěn)定狀態(tài)、變形或失穩(wěn)對(duì)橋梁安全等問(wèn)題變得突出起來(lái)。本文針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，為山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)施工提供參考。

【關(guān)鍵字】山區(qū)大跨度橋梁；巖土工程

1 概述

隨著西部山區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，山區(qū)跨越大江大河的橋梁不斷增多，建橋環(huán)境及場(chǎng)地條件越來(lái)越復(fù)雜，橋梁規(guī)模不斷擴(kuò)大，橋梁類(lèi)型不斷增多，對(duì)橋梁基礎(chǔ)或地基的要求也越來(lái)越高。為了適應(yīng)山區(qū)建橋環(huán)境，增加橋面跨越高度，達(dá)到建橋的更高目標(biāo)，自然會(huì)增加橋梁基礎(chǔ)、墩臺(tái)建造技術(shù)難度和工程量及造價(jià)。為了減小橋梁基礎(chǔ)及墩臺(tái)工程量，加大橋梁跨度是解決該問(wèn)題的途徑之一。為此，橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型由小跨度的靜定簡(jiǎn)支梁橋，向大跨度高次超靜定的斜拉橋、懸索橋或連續(xù)剛構(gòu)橋等空腹薄壁結(jié)構(gòu)類(lèi)型發(fā)展。這使得山區(qū)橋梁斜坡地基、邊坡或斜坡穩(wěn)定狀態(tài)、變形或失穩(wěn)對(duì)橋梁安全等問(wèn)題變得突出起來(lái)，這些問(wèn)題對(duì)橋梁安全的影響主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）帶動(dòng)橋梁地基或基礎(chǔ)位移，造成橋梁墩臺(tái)變形位移，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁不能正常使用甚至破壞。

（2）造成橋梁墩臺(tái)變形，引起局部出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)計(jì)的附加應(yīng)力而破裂或破壞，并且墩臺(tái)位移傳遞到橋梁將引起橋梁結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)計(jì)之外的附加應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁上部主體結(jié)構(gòu)破裂或破壞，或不能正常使用。

（3）施工或建成后任意非平衡堆填，或者斜坡面上堆填松土，松土固結(jié)或飽水密實(shí)產(chǎn)生橫向變形，使地基基礎(chǔ)及墩臺(tái)受到偏壓力作用而變形位移，造成橋梁墩臺(tái)變形并引起局部出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)計(jì)的附加應(yīng)力而破裂或破壞，此位移傳遞到橋梁引起橋梁結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)計(jì)之外的附加應(yīng)力，導(dǎo)致橋梁上部主體結(jié)構(gòu)破裂或破壞，而不能使用或不能正常使用。

（4）山區(qū)橋梁上部往往有高陡斜坡，高陡斜坡失穩(wěn)滑動(dòng)或者危巖體崩塌墜落砸中橋梁（主要是橋梁端部），對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)（包括主纜、次纜、橋柱等）破損或破壞。

2連續(xù)梁橋的巖土工程問(wèn)題

1）連續(xù)梁橋的主要特點(diǎn)

（1）墩數(shù)較多，跨度相對(duì)有限，目前常用的變截面連續(xù)梁橋最大跨度40m～100m。

（2）橋梁整體性較差，因連續(xù)梁橋是墩與梁鉸接組合而成，某個(gè)墩即使變形稍大，因可以互相調(diào)節(jié)一般不會(huì)影響橋梁通行。

（3）墩間差異沉降變形不能過(guò)大，否則梁結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)一定的附加應(yīng)力而開(kāi)裂或者破壞。

2）主要巖土工程問(wèn)題

（1）地基承載力及其均勻性問(wèn)題。

（2）地基不均勻沉降變形問(wèn)題。

（3）洪水或泥石流對(duì)地基基礎(chǔ)及岸坡的沖刷坍岸問(wèn)題。

（4）斜坡變形或滑動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)及墩臺(tái)產(chǎn)生偏壓?jiǎn)栴}。

（5）端頭橋梁以上滑坡、崩塌巖土體對(duì)橋的掩埋或撞擊。

3連續(xù)剛構(gòu)橋的巖土工程問(wèn)題

1）連續(xù)剛構(gòu)橋的主要特點(diǎn)

（1）墩數(shù)較少，跨度相對(duì)較大，目前常用的變截面連續(xù)剛構(gòu)梁橋中跨最大跨度達(dá)200m。

（2）橋梁整體性較好，因梁與墩是剛性聯(lián)接而成，各墩需要自行穩(wěn)定，即使某個(gè)墩承載力稍差，因互相制約和調(diào)節(jié)一般不會(huì)影響橋梁使用。

（3）墩間的差異沉降變形要求很高，否則墩及梁結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)較大的附加應(yīng)力而開(kāi)裂或者破壞。

2）主要巖土工程問(wèn)題

（1）地基承載力問(wèn)題。

（2）地基差異沉降變形問(wèn)題。

（3）洪水或泥石流對(duì)基礎(chǔ)及岸坡的沖刷坍岸問(wèn)題。

（4）斜坡變形或滑動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)及墩臺(tái)產(chǎn)生偏壓?jiǎn)栴}。

（5）端頭橋梁以上滑坡、崩塌巖土體對(duì)橋的掩埋或撞擊。

4拱橋的巖土工程問(wèn)題

1）拱構(gòu)橋的主要特點(diǎn)

（1）河中無(wú)墩，跨度較大，目前采用的拱橋最大跨度達(dá)400m。

（2）橋梁整體性較好，因拱橋結(jié)構(gòu)主要為受壓，只要墩臺(tái)穩(wěn)定變形小，就有較大的承載能力。

（3）對(duì)橋梁墩臺(tái)的變形要求特高，否則一旦橋梁墩臺(tái)變形或失穩(wěn)可能造成整個(gè)橋梁破壞（如湖南鳳凰連續(xù)拱橋破壞，造成四十多人死亡）。

2）主要巖土工程問(wèn)題

（1）地基承載力問(wèn)題。

（2）地基沉降變形或差異沉降變形問(wèn)題。

（3）洪水或泥石流對(duì)基礎(chǔ)及岸坡的沖刷坍岸問(wèn)題。

（4）斜坡變形或滑動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)及墩臺(tái)產(chǎn)生偏壓?jiǎn)栴}。

（5）端頭橋梁以上滑坡、崩塌巖土體對(duì)橋梁的掩埋或?qū)叭Φ淖矒簟?/p>

5斜拉橋的巖土工程問(wèn)題

1）斜拉橋的主要特點(diǎn)

（1）單跨跨度較大，目前采用的斜拉橋單孔最大跨度達(dá)600m。

（2）橋梁整體性一般，整體上屬于“下剛上柔”的半剛性半柔性橋，斜拉橋纜塔需要獨(dú)自穩(wěn)定，纜塔、斜纜和梁板之間屬于柔性連接，具有較好的抗震和抗風(fēng)的能力，但對(duì)纜塔的穩(wěn)定性要求較高。

（3）對(duì)墩臺(tái)的變形要求特高，否則一旦墩臺(tái)變形或失穩(wěn)可能造成整個(gè)橋梁破壞。

2）主要巖土工程問(wèn)題

（1）地基承載力問(wèn)題。

（2）地基沉降變形或差異沉降變形問(wèn)題。

（3）洪水或泥石流對(duì)基礎(chǔ)及岸坡的沖刷坍岸問(wèn)題。

（4）斜坡變形或滑動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)及墩臺(tái)產(chǎn)生偏壓及破壞作用問(wèn)題。

（5）端頭僑辦以上的滑坡、崩塌巖土體對(duì)橋梁梁板和纜索的掩埋或撞擊。

6懸索橋的巖土工程問(wèn)題

1）懸索橋的主要特點(diǎn)

（1）跨度很大，目前采用的懸索橋單跨最大跨度近1400m。

（2）橋梁整體性一般，整體上屬于“下剛上柔”的半剛性半柔性橋，懸索橋主纜塔需要獨(dú)自的穩(wěn)定，纜塔、主纜和梁板之間屬于柔性連接，具有較好的抗震性能，抗風(fēng)能力較差，對(duì)纜塔的穩(wěn)定要求極高，尤其是對(duì)錨定的抗拔能力和抗拔變形能力要求特高，因只要這兩個(gè)下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，橋梁就失效。

（3）對(duì)墩臺(tái)的變形要求較高，否則一旦墩臺(tái)變形或失穩(wěn)可能造成整個(gè)橋梁破壞。

2）主要巖土工程問(wèn)題

（1）墩臺(tái)地基承載力問(wèn)題及錨定抗拉能力問(wèn)題。

（2）地基沉降變形或差異沉降變形問(wèn)題。

（3）洪水或泥石流對(duì)基礎(chǔ)及岸坡的沖刷坍岸問(wèn)題。

（4）斜坡變形或滑動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)及墩臺(tái)產(chǎn)生偏壓?jiǎn)栴}。

（5）端頭橋梁以上滑坡、崩塌巖土體對(duì)橋的掩埋或撞擊問(wèn)題，特別是崩塌巖石對(duì)主纜的沖擊問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯康民.巖土工程.武漢：武漢工業(yè)出版社，2001

[2]林宗元. 巖土工程勘察設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003

[3]林宗元. 巖土工程試驗(yàn)監(jiān)測(cè)手冊(cè).遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994