山區(qū)橋梁初步設(shè)計方案比選探討

周宇++譚科

摘要：山區(qū)高速公路大橋施工涉及因素多，技術(shù)難度大，要達到最佳效益，需進行科學(xué)縝密的方案涉及。文章結(jié)合實際工程案例，分析了重慶某山區(qū)橋梁初步設(shè)計橋型方案的比選，為同類橋梁初步設(shè)計提供經(jīng)驗，有利于工程的順利開展。

關(guān)鍵詞：山區(qū)橋梁；連續(xù)剛構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；水文地質(zhì)

中圖分類號：U442 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0021-02

1 概述

山區(qū)高速公路某大橋基本設(shè)計資料主要如下：

1.1 地形、地貌

擬建山區(qū)高速公路某大橋位于重慶市彭水縣蓮湖鎮(zhèn)多家村3隊，大橋橫跨一無名沖溝，溝內(nèi)有常年流水。橋位區(qū)交通條件較差，僅有鄉(xiāng)村土路與之相連。橋位區(qū)屬構(gòu)造剝蝕深切中低山溝谷地貌，切割較深，溪流走向160°左右，溝內(nèi)有常年流水。擬建橋位區(qū)最低點位于中部溪溝溝心段，地面高程435.00m。

1.2 地質(zhì)

據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，工程區(qū)斜坡地段上部多基巖裸露，下部為第四系崩坡積層覆蓋，為志留系中統(tǒng)韓家店組頁巖，第四系崩坡積土層大范圍的分布于斜坡地段及地勢較緩地段。

1.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象

經(jīng)工程地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭露，橋位區(qū)除了發(fā)育有1處卸荷帶、1處崩坡積外，目前未發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流、采空區(qū)、巖溶塌陷及活動斷裂等不良地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)災(zāi)害，詳述于后。

1.4 水文地質(zhì)條件

橋位區(qū)斜坡處地下水貧乏，溝心處有一無名溪溝，常年洪水位約為436.06m，最高洪水位為439.52m左右。

橋位區(qū)地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。第四系孔隙水主要受大氣降雨補給，逕流途徑短，以面流的形式向斜坡臨空面或沖溝排泄，場地內(nèi)僅在溝谷和緩坡地段分布有土體，厚度不均，分布不均，為透水性較好的塊石土?；鶐r為頁巖，中風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖體較完整，局部破碎，頁巖為相對隔水層，強風(fēng)化帶裂隙較發(fā)育，存在少量地下水，主要為大氣降雨補給，其逕流條件較差，以裂隙界面為主，排泄條件較好，主要向溝心地段排泄。提干鉆孔內(nèi)循環(huán)水后，測無恢復(fù)水位，表明勘察期間工程區(qū)在本次勘探深度內(nèi)無地下水賦存。

1.5 橋位處路線平縱面

本橋位于分離式路基上，平面位于R=2500m的左偏圓曲線上和直線上?？v段面分段位于i=2.4%的單向坡上。

2 橋型方案比選

2.1 方案設(shè)計

山區(qū)高速公路某大橋主橋跨越一寬坦“V”形溝谷，地勢較陡，路線與谷底最大高差達90m。

方案設(shè)計結(jié)合橋位處地形、地質(zhì)和場地條件等特點，考慮工程的安全性、經(jīng)濟性、施工可行性及景觀性，特擬以下兩個橋型方案進行比選。

橋型方案一：主橋上部采用（69+130+69）m懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，黔江側(cè)引橋為1×40m預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，下部結(jié)構(gòu)主墩采用雙肢薄壁墩，承臺采用單幅橋分離式，基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)；過渡墩采用圓柱墩、樁基礎(chǔ)。

橋型方案二：主橋上部采用8～40m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，分2聯(lián)設(shè)計，左線橋全長329m；右線橋布置為8～40m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，分2聯(lián)設(shè)計，右線橋全長329m。下部結(jié)構(gòu)采用空心薄壁墩、承臺群樁基礎(chǔ)及圓柱式墩、樁基礎(chǔ)，橋臺采用樁柱式輕型橋臺，樁基礎(chǔ)。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

方案一：主橋為（69+130+69）m懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，半幅箱梁頂板寬12.0m、底板寬6.5m，懸臂翼緣長2.75m，單箱單室結(jié)構(gòu)。箱梁根部梁高7.5m，跨中梁高2.8m，箱梁根部底板厚1.1m，跨中底板厚0.32m，箱梁高度按1.5次拋物線變化，箱梁底板厚度按2次拋物線變化。箱梁頂板厚0.25m，腹板厚度由跨中0.5m分段加厚到0.6m和0.7m。主橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計，采用三向預(yù)應(yīng)力。主墩采用雙肢等截面薄壁墩，1、2號主墩分別高53m、40m，橫橋向墩寬6.5m，單肢墩厚為2.0m，雙肢間凈距為6.0m，縱橋向雙肢間加設(shè)一道系梁，承臺左右線分離式，橫橋向?qū)?1.3m，縱橋向?qū)?5.0m，厚5.0m，樁基礎(chǔ)采用8根直徑為2.2m的群樁基礎(chǔ)。

方案二：主橋上部采用8～40m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，40mT梁均為先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力砼T梁，T梁采用預(yù)制吊裝的方法施工，預(yù)制梁高2.5m，邊梁預(yù)制寬度1.95m，中梁預(yù)制寬度1.7m。每幅橫向布置T梁5片，梁間濕接縫寬度0.75m，單幅橋?qū)?2m。本橋下部根據(jù)墩高不同采用不同形式的橋墩：小于30m采用180cm柱徑+200cm樁徑的雙圓柱墩；大于等于30m小于45m的橋墩采用200cm柱徑+220cm柱徑+250cm樁徑的分段式雙圓柱墩；大于45m不大于60m的高墩采用等截面空心薄壁墩，空心薄壁墩橫橋向墩寬為6m，順橋向墩厚3.0m，壁厚0.5m，承臺群樁基礎(chǔ)，單幅每墩設(shè)樁4根，樁徑2.0m。大于70m不大于85m的高墩采用等截面空心薄壁墩，空心薄壁墩橫橋向墩寬為6m，順橋向墩厚4.0m，壁厚0.5m，承臺群樁基礎(chǔ)，單幅每墩設(shè)樁4根，樁

徑2.5m。

為加強空心薄壁墩的整體性，沿高度方向每15m設(shè)一道橫隔板，橫隔板厚0.5m?？招谋”诙斩枕敹?m及墩底段1m范圍內(nèi)均做成實心截面。本橋最大橋墩高度達84.9m，采用翻模法施工。兩岸橋臺采用樁柱式輕型橋臺，樁基礎(chǔ)。

2.3 結(jié)構(gòu)分析要點

兩方案主橋結(jié)構(gòu)總體計算采用橋梁結(jié)構(gòu)計算綜合程序“橋梁博士”建立縱橋向平面桿系模型，根據(jù)橋梁施工的工藝流程，對橋梁在施工和運營各階級進行截面內(nèi)力、應(yīng)力和位移的計算，考慮荷載主要有施工荷載、自重恒載、汽車活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、徐變、支座強迫位移、溫度荷載及縱向風(fēng)力等。計算結(jié)果根據(jù)規(guī)范進行最不利組合并進行承載能力、正常使用極限狀態(tài)抗裂及撓度、短暫狀況和持久狀況應(yīng)力驗算。

2.4 施工方案

方案一主橋上部構(gòu)造采用掛籃懸澆逐段施工，橋墩施工完成后，搭設(shè)支架澆注0號塊、1號塊，待主梁強度及彈模達到設(shè)計值的95%以后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，然后在已施工主梁上安裝掛藍并進行充分預(yù)壓，逐段懸澆箱梁節(jié)段，每一節(jié)段的施工包括掛藍前移、澆筑混凝土及張拉預(yù)應(yīng)力鋼束三項內(nèi)容。主橋箱梁采用先邊跨后中跨的順序合攏，邊跨現(xiàn)澆段及合攏段采用過渡墩旁設(shè)置托架現(xiàn)澆施工，中跨合攏梁段采用吊架施工。

引橋上部構(gòu)造主梁均采用預(yù)制吊裝法施工，先簡支后連續(xù)或墩梁固結(jié)形成連續(xù)剛構(gòu)體系。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁就近預(yù)制，預(yù)制場可設(shè)于兩岸橋頭附近路基段。

方案二上部T梁采用預(yù)制吊裝的方法施工。下部構(gòu)造可采用常規(guī)方法施工，但高橋墩施工時應(yīng)嚴(yán)格做好施工控制。樁基施工可采用人工挖孔或機械鉆孔施工；橋墩采用滑?；蚺滥７ㄊ┕?。

3 結(jié)語

本橋初步設(shè)計為連續(xù)剛構(gòu)橋方案與40m連續(xù)T梁進行比較，兩方案設(shè)計和施工技術(shù)均較成熟、適用性恰當(dāng)、耐久性較好、連續(xù)剛構(gòu)方案后期養(yǎng)護工作量均較小、景觀效果及與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性較好。方案二采用40m連續(xù)T梁，造價相對較低，但是由于施工較麻煩，且由于方案二空心薄壁高墩較多，最大高墩達84.9m，橋墩施工難度較大、穩(wěn)定性較差，上部架梁時墩頂位移較大，造成架梁難度較大；后期營運由于高墩多，維護困難，運營風(fēng)險高。綜合考慮各因素，將本方案作為比較方案。綜合以上因素，本次初步設(shè)計推薦橋型方案一。

作者簡介：周宇（1985-），男，重慶人，重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院工程師；譚科（1978-），男，重慶人，重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院高級工程師，

碩士。