石坊村白水江特大橋跨越X484線的優(yōu)化設(shè)計

張丹陽

摘要：本文以武都至九寨溝高速公路石坊村白水江特大橋跨越X484線為例，主要闡述了新建橋梁跨越既有道路、泥石流溝、河流又與隧道銜接時，從保通既有道路、減輕設(shè)計工作量、降低施工難度和節(jié)約工程造價等多方面著手對原設(shè)計方案進行優(yōu)化的過程和方法，對于山嶺重丘區(qū)的橋梁設(shè)計具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

Abstract： This paper takes the Baishuijiang Bridge of Shifang Village in Wudu to Jiuzhaigou Expressway crossing X484 line as an example. It mainly expounds the process and method of optimizing the original design scheme when the newly built bridge crosses existing roads， mudslides and rivers to connect with the tunnel from keeping existing road operating， reducing design workload， reducing the construction difficulty and saving project cost， etc.，which has certain guidance and reference significance for the bridge design in the mountainous and heavy hill area.

關(guān)鍵詞：橋梁;跨越道路;優(yōu)化設(shè)計

Key words： bridge;crossing road;optimization design

中圖分類號：U412.32 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0109-03

1 ?項目概況

武都至九寨溝高速公路是國家高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃的平?jīng)鲋辆d陽高速公路（G8513）中的重要一段，是隴南市連接國際著名旅游勝地九寨溝的快速大通道，是西北地區(qū)快速通往國際著名風(fēng)景區(qū)九寨溝的干線通道，是隴南和甘肅南部地區(qū)的一條重要出口路和旅游路，對于完善甘肅南部和四川西北區(qū)域路網(wǎng)布局，促進甘川毗鄰地區(qū)社會經(jīng)貿(mào)往來，加快隴南、甘南、融入大九寨旅游經(jīng)濟圈具有重要意義。武九高速公路建成后還將成為川西北和甘肅南部自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)域最重要的生命線保障，對于搶險救災(zāi)和應(yīng)急保障具有重大戰(zhàn)略意義。

該項目概算總投資為176.01億元。路線起點位于隴南市武都區(qū)桔柑鄉(xiāng)，與武都至罐子溝高速公路相接，終點位于青龍橋，順接四川省規(guī)劃的綿陽至九寨溝高速公路，全長100.14公里。全線采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度25.5米。項目控制性工程為高樓山特長隧道，起點位于文縣尖山村東側(cè)約200米處，隧道長12.52公里，最大埋深1900米。

本橋所在合同段起點位于甘肅省隴南市文縣尖山鄉(xiāng)尖山村東側(cè)高樓山隧道進口（YK46+180、ZK46+180），與WJSJ1合同段終點相接;以隧道形式穿越高樓山，在文縣城關(guān)鎮(zhèn)凡昌村西側(cè)出洞;而后路線沿白水江逆流而上在兩側(cè)臺地來回跨越布設(shè)，于文縣城關(guān)鎮(zhèn)徐家壩村南側(cè)設(shè)文縣東互通立交;繼續(xù)前行設(shè)置隧道群穿越縣城南側(cè)的梁家山、南山，在西元設(shè)大橋跨越白馬峪河，以隧道穿金條山，繼續(xù)沿白水江兩岸布線途經(jīng)鵠衣壩、白衣壩到達(dá)東峪口村，在東峪口村設(shè)置互通立交，然后經(jīng)高峰村、石坊村、下柳元、上柳元湯卜溝村、沙渠村，再以隧道形式通過舊關(guān)到達(dá)新關(guān)村，再沿白水江北岸過境石雞壩村，在石雞壩鄉(xiāng)朱元壩設(shè)置互通立交，經(jīng)哈南村、邊地坪，止于本項目終點文縣石雞壩鄉(xiāng)邊地坪村西側(cè)水澆地中（YK101+952.577，ZK101+950.028），順接四川省在建的九寨溝至綿陽高速公路，路線總體走向由東北向西南，路線里程55.899km。

2 ?橋梁概況及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

石坊村白水江特大橋位于甘肅省隴南市文縣石坊鎮(zhèn)石坊村，橋梁沿白水江河谷逆流布設(shè)，三次跨越白水江，上跨X484線（東峪口-九寨溝）和隴南供電公司道路，并跨越兩處泥石流溝道。橋梁按左右線分離式設(shè)計，荷載等級公路-Ⅰ級，橋面凈寬11.5m。橋位所處區(qū)域地震動峰值加速度為0.3g，相當(dāng)于地震烈度Ⅷ度。設(shè)計洪水頻率1/100，橋位處白水江設(shè)計流量1400.23m3/s，設(shè)計流速為4.0m/s，最高設(shè)計洪水位為990.32m。

①汽車荷載等級：公路-I級;

②設(shè)計洪水頻率：特大橋（本橋為順河橋）1/100;

③環(huán)境類別：I類;

④橋梁斷面：本橋起點處為分離式，終點處為整體式，橋梁設(shè)計斷面（半幅）采用：50（墻式護欄）+1150+50（墻式護欄）=1250cm;

⑤地震動峰值加速度：根據(jù)國家地震局頒布的《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》、《中國地震動反應(yīng)譜區(qū)劃圖》， 橋位處地震動峰值加速度為0.30g，相當(dāng)于地震烈度Ⅷ度，根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》（JTG/T B02-01-2008），橋涵等構(gòu)造物應(yīng)按提高一級設(shè)防;

⑥通航等級：河流無通航要求。

本橋起點接石坊1號隧道終點，孔跨布設(shè)時受限因素較多，在盡量使用標(biāo)準(zhǔn)跨徑的前提下，以盡可能少地在白水江河槽內(nèi)設(shè)置橋墩為主要原則，采用30m、40m跨徑組合，調(diào)整橋梁中心樁號來實現(xiàn)橋梁的跨越功能。對兩處泥石流溝道進行改移順直并設(shè)置導(dǎo)流構(gòu)造從橋下穿過，在暴雨發(fā)生時將泥石流順利導(dǎo)入白水江。路線ZK77+612、YK77+587處位于泥石流溝下游溝口，該處橋墩設(shè)置鋼護筒防治泥石流沖刷、沖撞。

3 ?橋梁優(yōu)化設(shè)計過程

本橋布跨主要控制因素有4個，分別是起點處隧道洞門位置、上跨X484線、上跨隴南供電公司的進廠路和跨越兩道泥石流溝。上跨X484線及電廠路擬定40m跨徑，其余為30m跨徑，調(diào)整中心樁號使橋梁起點與石坊1號隧道出口洞門相接，盡可能采用30m、40m標(biāo)準(zhǔn)跨徑實現(xiàn)跨越構(gòu)造物的功能，同時考慮左右線橋梁位于白水江河槽內(nèi)的橋墩盡可能處于同一位置，避免前后相錯過大造成阻水嚴(yán)重，減弱行洪能力和影響橋梁整體美觀性的不良后果。

初步擬定方案為：左線橋梁中心樁號為ZK77+792.34，跨徑布置為（23×30+3×40+9×30）m，右線橋梁中心樁號為YK77+757，跨徑布置為（24×30+4×40+8×30）m，上部結(jié)構(gòu)均采用預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，先簡支后連續(xù)。受填土高度和所接隧道的影響，下部結(jié)構(gòu)0號臺均采用一字型柱式臺，N號臺均采用肋板臺，橋墩采用柱式墩，墩臺采用樁基礎(chǔ)。左右線橋梁上跨X484線均采用40m跨徑和單幅門架墩跨越，門架墩墩柱間距為13.75m，跨越兩道泥石流溝均采用30m跨徑，溝道兩側(cè)設(shè)置駁岸墻導(dǎo)流并防護。

通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，左右線門架墩承臺對X484線有所影響，在施工時必須將部分X484線路基挖除，中斷交通，另修便道保通。考慮到既有X484線車流量較大，為避免破壞既有道路影響交通，須將門架墩墩間距增大，或?qū)⒊信_旋轉(zhuǎn)一定角度使其與X484線平行。但若進一步增大墩間距，該門架墩承臺、樁基距離另一幅橋梁樁柱過近，甚至不滿足《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中5.2.4對摩擦樁中距的要求。再者，門架墩承臺若與蓋梁不垂直導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在活載作用下受力不佳。故此橋跨方案欠合理。

分幅門架墩實施困難，可考慮整幅門架式橋墩。由于橫橋向跨徑過大，擬加一根墩柱，采用兩跨不等跨橋墩構(gòu)造，調(diào)整墩柱間距及整體橫向位置，使左線24#右線25#墩、左線25#右線26#橋墩橫向跨徑相同，且承臺施工不影響既有X484線路基。

因采用整幅門架式橋墩，在該位置處左右線橋梁跨徑線應(yīng)完全重合，以此為首要控制因素，綜合橋梁起點隧道洞門樁號位置、跨越兩道泥石流溝道并盡量減少白水江河槽內(nèi)橋墩數(shù)量，最終確定左線橋梁中心樁號為ZK77+792.34，上部構(gòu)造為（23×30+3×40+9×30）m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）連續(xù)箱梁，橋梁全長1084.5m，右線橋梁中心樁號為YK77+757，上部構(gòu)造為（24×30+4×40+8×30）m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）連續(xù)箱梁，橋梁全長1124.5m。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺、肋板臺，橋墩采用柱式墩，上跨X484線采用三柱式門架橋墩，墩臺均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

4 ?結(jié)論

位于山嶺重丘區(qū)的高速公路橋隧比例較高，地形以窄U形或V字形溝谷居多，橋型方案選擇應(yīng)綜合考慮凈空、水文、地質(zhì)、施工條件和造價等因素，同時橋梁布跨方案受隧道、河流、國（縣）道、村莊、溝壑等因素影響較多。在優(yōu)先使用常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁的前提下，通常結(jié)合橋高采用20m、30m和40m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁為上部結(jié)構(gòu)進行橋梁布置。在跨越等級道路、文物等不宜拆遷的障礙物時需要特殊設(shè)計，除采用大跨特殊上部結(jié)構(gòu)外，改變橋墩形式不失為一種更簡單快捷的處理方法，如整幅雙柱式橋墩、獨柱花瓶墩或門架式橋墩等結(jié)構(gòu)形式。

本橋的優(yōu)化方案較好地解決了橋梁跨越既有道路、泥石流溝、河流和與隧道銜接等多重因素受限下的山區(qū)橋梁孔跨布置設(shè)計，從保通既有道路、減輕設(shè)計工作量、降低施工難度和節(jié)約工程造價等多方面著手對原方案進行優(yōu)化設(shè)計，從跨越既有道路這個主要控制因素入手，拋開常規(guī)雙柱門架墩結(jié)構(gòu)的制約，采用三柱式不等間距門架式橋墩并經(jīng)過結(jié)構(gòu)驗算，其余障礙物孔跨布置迎刃而解，最終得到一個合理、安全、適用且美觀的橋梁方案。

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