中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)

邱新琴，汪媛媛

(九江市公路管理局都昌分局，江西 九江 332600)

中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)

邱新琴，汪媛媛

(九江市公路管理局都昌分局，江西 九江 332600)

隨著我國(guó)公路建設(shè)數(shù)量以及規(guī)模的不斷增加，其橋梁使用數(shù)量也相應(yīng)增加，尤其是中小跨徑橋梁，人們對(duì)橋梁的施工以及使用質(zhì)量提出更高的要求，這就需要設(shè)計(jì)人員在橋梁設(shè)計(jì)階段，綜合各方面的影響條件制定出高質(zhì)量的設(shè)計(jì)方案。主要闡述了中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)原則，并對(duì)中小跨徑橋梁上部構(gòu)造以及下部構(gòu)造的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，然后對(duì)某省新建高速公路中小跨徑橋梁進(jìn)行案例分析，以期為保障公路中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量提供一定的參考。

公路；中小跨徑橋梁；設(shè)計(jì)

1 中小跨徑橋梁上部構(gòu)造設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)選型

設(shè)計(jì)人員通常需要依據(jù)《公路橋梁通用圖》的相關(guān)要求，并結(jié)合不同的施工區(qū)域條件，根據(jù)對(duì)于裝配式主梁來(lái)說(shuō)，其主要分為空心板、小箱梁以及T梁，上述這三種形式的主梁特點(diǎn)不同，其實(shí)際應(yīng)用范圍也具有一定的差異性。通?？招陌逯饕獞?yīng)用在不同形狀的彎、坡以及斜橋中，特別是高度限制較多的中小跨徑橋梁使用較多，這種主梁大多使用就地現(xiàn)澆施工方式，這樣既可以方便橋梁施工，同時(shí)也可以保障施工周期。當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)的20 m以下的中小跨徑橋梁使用空心板結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也較為明顯，如鉸鏈開(kāi)裂、板底裂縫以及支座脫空等。而小箱梁的特點(diǎn)是跨越能力強(qiáng)、抗扭性能高、成本較低，其目前主要應(yīng)用在軟土地區(qū)以及缺少路基土土源區(qū)。而這種主梁的缺點(diǎn)是腹板較薄，其預(yù)制以及吊裝技術(shù)要求高。T梁的特點(diǎn)是整體性能好、剛度相對(duì)較大以及跨越能力強(qiáng)，從而使得其施工簡(jiǎn)便、工藝成熟、安全性和耐久性相對(duì)較高，但這種T梁的寬度較小，主要為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，這樣需使用的主梁片數(shù)相對(duì)較多，其在一定程度上增加橋梁的建造成本。

1.2 橋跨分聯(lián)設(shè)計(jì)

當(dāng)設(shè)計(jì)人員選擇合適的主梁后，其需要參考橋梁跨徑、橋高以及縱坡等情況，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)體系，常用的橋梁結(jié)構(gòu)有橋面連續(xù)、先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)以及先簡(jiǎn)支后連續(xù)剛構(gòu)等，同時(shí)還需結(jié)合跨徑以及墩高，從而確定適當(dāng)?shù)姆致?lián)長(zhǎng)度以及位置。一般來(lái)說(shuō)，單跨6～20 m可使用橋面連續(xù)，而20 m以上則要使用先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。針對(duì)橋墩高度來(lái)說(shuō)，其高度小于20 m，需使用結(jié)構(gòu)連續(xù)，而高度超過(guò)20 m則要選用連續(xù)剛構(gòu)體。

使用結(jié)構(gòu)連續(xù)的橋梁，其分聯(lián)長(zhǎng)度需要和橋跨長(zhǎng)度進(jìn)行匹配，如單孔20 m跨徑橋梁，分聯(lián)長(zhǎng)度需小于100 m；單孔30 m跨徑橋梁，分聯(lián)長(zhǎng)度應(yīng)在100～180 m范圍內(nèi)；單孔40 m跨徑橋梁，其實(shí)際分聯(lián)長(zhǎng)度應(yīng)保持在100～200 m。

當(dāng)設(shè)計(jì)人員確定分聯(lián)長(zhǎng)度后，其還需計(jì)算橋面延伸量，其主要為伸縮縫型號(hào)選擇提供參考。一般來(lái)說(shuō)，橋梁總長(zhǎng)度小于20 m，其需要使用橋面連續(xù)以及無(wú)縫伸縮縫；而橋梁總長(zhǎng)度在20～40 m范圍內(nèi)，則需采用橋面連續(xù)和D40型模數(shù)式伸縮縫；當(dāng)其長(zhǎng)度在40～100 m范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)人員只需選用D80型模數(shù)式伸縮縫即可。

2 中小跨徑橋梁下部構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.1 橋墩設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員需要綜合主梁類(lèi)型、結(jié)構(gòu)體系、橋墩高度以及地形條件等因素選擇較為適當(dāng)?shù)臉蚨招问揭约俺叽?，而橋墩?lèi)型主要包括矩形墩、圓柱墩、柱式墩以及尖端形墩等，其中雙圓柱墩來(lái)說(shuō)，需要使得墩柱直徑達(dá)到受力要求，同一橋梁選擇1種或2種直徑較為合適。當(dāng)墩高低于7 m時(shí)，一般無(wú)需使用地系梁，而墩高超過(guò)15 m則需安裝柱間系梁，其頂面標(biāo)高縱坡應(yīng)和橋面縱坡大體一致，而間距一般在12～15 m范圍內(nèi)。通常地系梁設(shè)置在樁頂，這樣使得梁剛度和柱、樁剛度相互匹配。而斜坡地系梁主要布設(shè)在較高側(cè)樁的位置，這樣有效降低基礎(chǔ)開(kāi)挖工程，并能適當(dāng)保護(hù)周?chē)h(huán)境。

2.2 橋臺(tái)設(shè)計(jì)

橋臺(tái)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)橋臺(tái)施工區(qū)域地形以及地質(zhì)條件，制定出合理有效的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而保障橋臺(tái)施工質(zhì)量。通常地質(zhì)條件較為穩(wěn)定且填土高度小于8 m，設(shè)計(jì)人員可以使用U臺(tái)，而地質(zhì)條件穩(wěn)定性較差，并且易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，此時(shí)需要使用組合式U臺(tái)接樁基礎(chǔ)形式。通常前墻高度小于5m，設(shè)計(jì)人員需建立10∶ 1的前墻放坡，當(dāng)縱、橫坡地面相對(duì)平坦時(shí)，可以適當(dāng)加設(shè)溜坡。橋頭填土高度小于3 m且跨徑較小時(shí)，設(shè)計(jì)人員可考慮使用樁柱式橋臺(tái)，而其高度在3～12 m范圍內(nèi)則需使用肋板式橋臺(tái)，并且其承臺(tái)頂面宜可與地面相平，這樣可以大幅度降低肋板高度，并且有效減少土方開(kāi)挖量。

3 案例分析

某橋是某省新建高速公路跨越鐵路的中小跨徑橋梁，其主要采用斜交正做以及錯(cuò)幅布置的方式，并且使用預(yù)制架設(shè)施工方法，全橋一共5聯(lián)且孔跨布置為(4×40) m+(4-3×40) m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁，同時(shí)采用橋面連續(xù)方式，全橋分為左右幅，其中左幅橋長(zhǎng)為811.42 m，而右幅為804.74 m。

3.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該橋梁上部結(jié)構(gòu)孔主要使用8片40 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，而主梁寬度為2.25 m，梁高為2.6 m，預(yù)制寬度中梁長(zhǎng)度為1.9 m，邊梁長(zhǎng)度是2.2 m，T梁之間使用37.5 cm的濕接縫。而預(yù)制T梁的預(yù)應(yīng)力鋼束使用兩端對(duì)稱(chēng)張拉方式，并且其材料為金屬波紋管。

3.2 下部構(gòu)造設(shè)計(jì)

該橋梁的橋墩形式為矩形截面空心橋墩以及矩形板式橋墩，其中橋梁最高的橋墩使用矩形變截面空心墩，其高度為64.5 m且材質(zhì)為C40混凝土，頂截面尺寸為2.0 m×10.0 m。同時(shí)橋墩內(nèi)外縱向坡率保持在45∶ 1，這樣可以保證支座反力主要負(fù)擔(dān)在墩壁上，從而降低活載沖擊力對(duì)墩壁的不良影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，公路中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)是多種因素限制及系統(tǒng)化的工作，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)階段需要掌握施工區(qū)域的具體特點(diǎn)，同時(shí)還需考慮建造成本、后期維護(hù)以及環(huán)境保護(hù)等方面的因素。設(shè)計(jì)人員還需大力使用和推廣行業(yè)新技術(shù)、新材料以及新工藝的應(yīng)用，從而設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高安全性、實(shí)用以及經(jīng)濟(jì)的中小跨徑橋梁。

[1] 司萍. 中小跨徑混凝土斜拉橋的設(shè)計(jì)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2013.

[2] 祝妍,杜柏松,占賢錢(qián). 中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案研究[J]. 華東公路,2013,(2).

[3] 馬赟. 中小跨徑簡(jiǎn)支T形梁橋設(shè)計(jì)參數(shù)分析[D].長(zhǎng)安大學(xué),2014.

U442

C

1008-3383(2017)11-0098-01

2017-07-26

邱新琴(1981-)，女，助理工程師，研究方向：公路與橋梁。