關(guān)于跨高等級(jí)公路機(jī)耕道橋的設(shè)計(jì)

王文巍

【摘 要】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我省的高等級(jí)公路建設(shè)規(guī)模日趨增大，機(jī)耕道橋橋型多為四跨簡(jiǎn)支梁，主線中央分隔帶及兩邊的邊坡平臺(tái)均立有墩柱。該種設(shè)計(jì)方案橋梁造價(jià)雖然較低，施工難度不大，但造形不夠美觀，與高等級(jí)公路周圍環(huán)境不夠協(xié)調(diào)，給人一種視覺心理障礙。為此，通過對(duì)長(zhǎng)益高等級(jí)公路上機(jī)耕道橋的設(shè)計(jì)，對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了總結(jié)，并分析了運(yùn)用彈性土抗力原理對(duì)其下部構(gòu)造墩臺(tái)進(jìn)行受力計(jì)算的可行性。

【關(guān)鍵詞】跨高；等級(jí)公路；機(jī)耕道橋；設(shè)計(jì)

引言

在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，交通運(yùn)輸領(lǐng)域不斷發(fā)展的形勢(shì)下，公路工程所面臨的形勢(shì)也更加嚴(yán)峻，為了能夠保障工程質(zhì)量，為人們創(chuàng)造更加優(yōu)良的行車環(huán)境，提高工程施工設(shè)計(jì)水平是非常必要的。公路工程為了適應(yīng)各種自然環(huán)境以及交通運(yùn)輸?shù)男枨?，形式種類也更加多元化，在設(shè)計(jì)上也要求也更高。

一、機(jī)耕道橋的特點(diǎn)

（一）處于主線為切方的地段

對(duì)于全封閉、全立交的高等級(jí)公路，在填方地段立交，一般修建主線橋及通涵構(gòu)造物等，即主線上跨；在切方地段立交，一般修建上跨于主線的橋梁或渡槽等，即主線下穿。

（二）所承受的活載等級(jí)低

機(jī)耕道橋主要是為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及運(yùn)輸?shù)男枰?，是處于鄉(xiāng)村道路上的農(nóng)用橋，橋梁凈寬為4m，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽-10級(jí)，履帶50驗(yàn)算。它承受的活載等級(jí)是較低的。

（三）橋面線形要求不高

由于機(jī)耕道橋是處于鄉(xiāng)村道路上的農(nóng)用橋，其接線線形可超出現(xiàn)有線路規(guī)范的線形要求，接線縱坡可達(dá)20寫甚至更大，這為選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)開拓了思路。

二、橋型介紹

1.鋼筋砼斜腿剛構(gòu)（圖1）設(shè)計(jì)中所采用主梁的拋物線變化。

2.兩跨連續(xù)效果（圖2）由于橋梁設(shè)計(jì)的要求非常高，本次所使用的為變化型的二次拋物線方式，具體的各種參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)際情況定位梁高七十厘米，中墩處高度為一百四十厘米，主梁橫斷面采用的是單箱的形式，跨境上為二十四米，墩頂與主梁之間采取固定，矩形墩截面高七十厘米。

3.版肋拱（圖3）拱上立柱為薄壁矩形結(jié)構(gòu)，該種橋在外表上看類似于雙曲拱橋。

4.剛架拱（圖4）該種橋型與剛架拱類似，故稱之為剛架拱，主拱圈截面為帶懸臂的實(shí)心板（L范圍內(nèi)不帶懸臂），主拱圈凈跨徑為39m，矢跨比為1/8。拱上部分跨徑為左右的空心板，具體的L1、L2由橋面縱坡度i及拱圈有關(guān)參數(shù)確定。

5.其它橋型以上列舉的5種橋型，是根據(jù)長(zhǎng)益高等級(jí)公路沿線地質(zhì)情況以及實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則選取的，在我們所做的方案中，還有諸如中承式拱、下承式拱、固端梁（要求較好的巖石地基）、獨(dú)墩斜拉橋等，由于中承式拱、下承式拱及獨(dú)墩斜拉橋因橋面太窄、施工難度較大和造價(jià)太高等原因未被采納，其它還有根據(jù)上述5種橋型演化而來的如等截面兩跨連續(xù)梁、橋面設(shè)置較大縱坡的空腹式拱等。

6.通過上面所闡述的圖中橋梁類型分析中能夠看出，主要是從將公路等級(jí)作為依據(jù)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，同時(shí)也兼具了美觀性等方面進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在幾種制定的方案中，都是比較常見的設(shè)計(jì)，通常也會(huì)被人們所利用。其實(shí)用性也非常明顯。

三、彈性土抗力原理在機(jī)耕道橋中的使用

機(jī)耕道橋設(shè)計(jì)中還有一部分是非常關(guān)鍵的，其中就是彈性土壤抗力的研究，如果針對(duì)等級(jí)較高的公路上的機(jī)耕道橋來說，它則不適用，因?yàn)樗ǔＬ幱谇蟹降牡胤剑⑶彝临|(zhì)的狀況也并不適應(yīng)采用這樣的方式，如果強(qiáng)行使用，在施工時(shí)，就非常容易導(dǎo)致不應(yīng)該出現(xiàn)的失誤，或者是延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加很多不必要的麻煩。

（一）彈性土抗力原理

彈性土抗力是指土的彈性壓縮變形引起的抵抗力。這個(gè)時(shí)候如果橋臺(tái)受到外部的一定壓力，就會(huì)產(chǎn)生位移現(xiàn)象，這樣一來也會(huì)導(dǎo)致臺(tái)背土的形變，此時(shí)臺(tái)背土將對(duì)橋臺(tái)產(chǎn)生水平彈性抗力，一般情況只考慮橋臺(tái)繞基底重心線的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的臺(tái)背土對(duì)橋臺(tái)的彈性抗力。

（二）彈性土抗力計(jì)算模式

假定臺(tái)背土為一種土質(zhì)，以橋臺(tái)基礎(chǔ)底面以上部分臺(tái)背土的高度為H，橋臺(tái)在外力作用下，產(chǎn)生的整體水平位移為Δ，繞其基底重心軸線的轉(zhuǎn)角為φ，臺(tái)背土的彈性抗力系數(shù)為K，剛在臺(tái)口處土的彈性抗力強(qiáng)度為：Pk1=K（Δ+Hφ）在基底處，土的彈性抗力強(qiáng)度為P=△距基底重心的水平距離為的土的彈性抗力強(qiáng)度為：σx=K0φxˊK0為地基土的彈性抗力系數(shù)。臺(tái)背土抗力為：Ek=Pk2·H+（Pk1-Pk2）/2·H=KHΔ+1/2KH2φ（取橋臺(tái)1m寬計(jì)算）臺(tái)背土抗力對(duì)基底重心的力矩為：Mk=1/2KH2Δ+2/3KH2φ基底土抗力對(duì)基底重心的力矩M0為：式中：I0為基底截面的慣性矩。假定作用于橋臺(tái)除彈性土抗力以外的水平合力為2H，向臺(tái)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的彎矩為三M0則由橋臺(tái)平衡條件可得：則由以上方程組可得△、再把△和作為支座強(qiáng)迫位移計(jì)算上部構(gòu)造的附加內(nèi)力，在進(jìn)行上部構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)入附加內(nèi)力的影響。

四、應(yīng)用彈性土抗力原理的可行性

上文已經(jīng)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行了分析，并且也對(duì)其各種原理的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，道橋施工原本就是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程，那么針對(duì)個(gè)別地點(diǎn)道路的設(shè)計(jì)就需要更加謹(jǐn)慎，要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性，作為設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行綜合考慮，這樣才能夠達(dá)到最好的設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，并借助以往的經(jīng)驗(yàn)和參考文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如：臺(tái)背粘土中的K為55k/cm3，這個(gè)時(shí)候如果橋臺(tái)粗線5毫米的位移，那么每m2臺(tái)背的受力就為27.5k N。一般說來，很多高的等級(jí)公路，在機(jī)耕道橋方面的設(shè)計(jì)都必須要非常精確。這樣才能夠更好的保障道橋的穩(wěn)定性，為人們提供更好的出行環(huán)境，同時(shí)也為我國(guó)和諧社會(huì)的構(gòu)建做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

五、結(jié)語(yǔ)

公路橋梁作為基礎(chǔ)設(shè)施之一，工程質(zhì)量的高低從很大程度影響著人們的生活?，F(xiàn)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及施工材料完善，都在很大程度上促進(jìn)了道橋工程的整體質(zhì)量。但是還有另外一個(gè)因素對(duì)于道橋的質(zhì)量也有著決定性的影響，那就是設(shè)計(jì)，而機(jī)耕道橋作為道路橋梁中最為常見的形式之一，其設(shè)計(jì)上的合理性與科學(xué)性在很大程度上決定了道橋的質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)人員必須要從實(shí)際情況出發(fā)，提高設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)我國(guó)道橋事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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