思南巖頭河大橋設(shè)計的幾點(diǎn)優(yōu)化

高 麗，任廷飛

(貴州橋梁設(shè)計院)

1 概 述

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53 m+128 m+92 m，橋梁全長為281 m。1#橋墩為雙肢薄壁實(shí)體墩身，墻式基礎(chǔ)，墩身高度為35 m;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86.5 m。為貴州省第二座三跨不對稱連續(xù)剛構(gòu)公路橋。

2 設(shè)計的幾點(diǎn)優(yōu)化

2.1 上部結(jié)構(gòu)分跨比的合理布置

一般情況下，為使大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋受力合理，便于結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼束布置和對稱施工，橋垮布置多采用對稱布置，并且一般邊中跨比在0.5 ～0.8 之間，多數(shù)在0.5 ～0.6 之間。在平原地區(qū)結(jié)構(gòu)分跨對稱布置一般不存在問題，但在我國西部山區(qū)則不同，由于地形起伏大，橋梁跨越處地形常常遇見“U”形或“V”形峽谷，地勢險峻，橋梁的分跨布置可能不對稱或者邊中跨比不理想，以致造成橋梁結(jié)構(gòu)處理、內(nèi)力和變形控制、預(yù)應(yīng)力配置及施工方案等比一般對稱布置復(fù)雜。我院查閱已經(jīng)設(shè)計的幾座不對稱連續(xù)剛構(gòu)橋的相關(guān)資料，整理出各橋的邊中跨比(見表1)。

表1 國內(nèi)部分已經(jīng)設(shè)計的不對稱連續(xù)剛構(gòu)橋邊中跨比

從上表可以看出，小T 側(cè)的邊中跨比在0.217 ～0.552之間，大T 側(cè)的邊中跨比在0.361 ～0.700 之間。我院根據(jù)查閱的資料，結(jié)合巖頭河大橋跨越不對稱“V”形峽谷實(shí)際的地形，經(jīng)過各方面的跨徑比選，大量的模型計算，整理出思南巖頭河大橋最合理的孔垮布置:53 m+128 m+92 m，小T 側(cè)的邊中跨比為0.414，大T 側(cè)的邊中跨比為0.719。

2.2 橋墩高度不對稱的優(yōu)化措施

不對稱連續(xù)剛構(gòu)布置主要表現(xiàn)在，跨徑不對稱或墩高不對稱，或兩種情況均存在。思南巖頭河大橋就是集兩種情況于一體，是同類型橋中頗具特色的結(jié)構(gòu)。

思南巖頭河大橋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。兩岸引道的標(biāo)高，確定了本橋的橋面標(biāo)高，橋面標(biāo)高及巖頭河的施工水位確定了2#橋墩高度為86.5 m。1#橋墩位于思南岸反向自然邊坡上，坡角近于直立，大部分臨空，為了保證橋墩基礎(chǔ)頂面距巖石外側(cè)臨空面的安全距離不小于15 m，故采用實(shí)體矩形墻式基礎(chǔ)。1#橋墩高出思南岸邊坡自然面的高度為21 m。我院計算模型保持主梁跨徑53 m +128 m +92 m 和2#橋墩高度86.5 m 不變，1#橋墩高度由20 m 開始進(jìn)行計算，按5m 遞增至35 m，當(dāng)1#橋墩高度為35 m 時，并在中跨合龍前，對主梁施加90 t 的頂推力，這樣，橋墩墩身和上部結(jié)構(gòu)受力比較合理。故取1#橋墩墩身高度為35 m。1#橋墩與2#橋墩墩高比為0.405。

為了少破壞思南岸的邊坡，我院要求施工單位在開挖1#橋墩基礎(chǔ)時，不要將整個山體開挖至基礎(chǔ)頂面，只要有施工平臺，采用挖孔的形式施工1#橋墩墻式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面以上施工澆筑的基礎(chǔ)護(hù)壁可保留，但基礎(chǔ)護(hù)壁和墩柱混凝土間采用橡膠墊塊隔離，保證1#橋墩墩身的自由長度。

通過調(diào)整1#橋墩的高度，優(yōu)化了橋墩墩高不對稱，減少了兩墩的高差。對主墩的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行特殊設(shè)計，避免了雙墩抗推剛度相差過大給墩身及上部結(jié)構(gòu)受力帶來不利的影響。并對1#橋墩基礎(chǔ)施工提出合理的方案，避免大面積開挖邊坡，減少對自然環(huán)境的破壞。

2.3 對構(gòu)造的幾點(diǎn)處理

(1)合攏段設(shè)置橫隔板

思南巖頭河大橋?qū)俚湫偷姆菍ΨQ連續(xù)剛構(gòu)，箱梁底板按照1.5 次拋物線規(guī)律變化，底板鋼束較多，縱向預(yù)應(yīng)力沿底板曲線布置，對底板產(chǎn)生徑向分力，對于合攏段附近只有32 cm厚的底板來說，要承受一定長度范圍內(nèi)的徑向力，是比較困難的。通過利用BridgeKF 軟件對巖頭河大橋進(jìn)行局部實(shí)體分析，證明張拉預(yù)應(yīng)力在彎曲部分對腹板和底板會產(chǎn)生較大的外崩力。必須采取相應(yīng)措施來解決此問題。為此，在合攏段附近增設(shè)4 道橫隔板，由于橫隔板的強(qiáng)大作用，在合攏段附近一定范圍內(nèi)徑向力將被橫隔板平衡，對底板非常有利。

(3)設(shè)置徑向力平衡鋼筋

為了防止由于底板受到縱向鋼束的徑向力的作用而產(chǎn)生崩裂，我院在底板內(nèi)設(shè)置徑向力平衡鋼筋，平衡鋼筋根據(jù)底板有或無波紋管情況采用不同的設(shè)置形式。底板無波紋管的部位采用單肢平衡鋼筋卡在底板上下外層橫向鋼筋上即可滿足要求;底板有波紋管的部位采用半閉合平衡鋼筋將底板上下外層橫向鋼筋框住，使底板上、下緣整體受力。

(3)2#橋墩設(shè)置橫系梁及整體箱

2#橋墩高度為86.5 m。橋墩的穩(wěn)定系數(shù)與剛度有關(guān)，剛度越大，穩(wěn)定系數(shù)越大，剛度系數(shù)越小，穩(wěn)定系數(shù)越小。為了增強(qiáng)2#橋墩的穩(wěn)定性，也就是增加橋墩的剛度，我院在設(shè)計中將2#橋墩進(jìn)行了優(yōu)化，將2#橋墩墩身分為三段設(shè)計，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。在上段和中段墩身之間設(shè)置1.5 m厚的橫系梁，將上段和中段墩身連成一體，增強(qiáng)2#橋墩剛度，增大2#橋墩穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

常規(guī)的對稱連續(xù)剛構(gòu)橋經(jīng)過我國20 多年的設(shè)計與施工，技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)成熟，非對稱連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計與施工的不多，還需要進(jìn)行更多的積累和總結(jié)。重點(diǎn)介紹了思南巖頭河大橋上部結(jié)構(gòu)分跨比的合理布置、橋墩高度不對稱的優(yōu)化措施和構(gòu)造上的幾點(diǎn)處理，對今后同類橋型的設(shè)計具有一點(diǎn)指導(dǎo)作用。

［1］潘文躍，陳孔令.三界怒江大橋非對稱連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計［J］.公路，2005，(7).

［2］唐方清.貴州關(guān)興公路落拉河大橋設(shè)計［J］.人民長江，2003，(7).

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