大跨徑預應力混凝土連續(xù)剛構橋位研究

趙遠

【摘?要】橋位選擇是橋梁勘測設計的首要工作，選擇一個比較優(yōu)越的橋位，對于保證橋梁結構的安全穩(wěn)定、使用壽命以及經(jīng)濟合理性具有重要的意義。在橋位選擇時需要綜合各方面的因素進行綜合比選，本文結合綿陽至蒼溪高速公路嘉陵江特大橋周邊建設環(huán)境的控制因素，從數(shù)值仿真、技術分析和經(jīng)濟分析等方面對擬定的幾種方案進行對比，確定了合理的橋位方案，研究成果對國內(nèi)特大橋梁橋位選擇具有重要的借鑒作用。

【關鍵詞】橋位選擇;控制因素;勘察設計;綜合比選

1?引言

合理的橋位不僅影響著橋梁結構的安全和使用壽命，而且在一定程度上決定了工程的造價，因此在選擇橋位時需要綜合各方面的因素進行綜合比選。在橋位選擇時，通?？紤]的因素包括路線方案、地質(zhì)條件、通航條件、施工布局等，但對于一些橋梁（大跨徑橋梁、跨江橋梁），往往還會受到特殊環(huán)境的制約：如已有建筑物、水流環(huán)境等。本文以綿陽至蒼溪高速嘉陵江特大橋為例，對嘉陵江特大橋的橋位選址依據(jù)進行研究。

2?嘉陵江特大橋控制要素

2.1?嘉陵江特大橋工程特點

勘察設計路線方案跨越嘉陵江特大橋水面寬度超過400m，周邊主要控制因素有：西南采氣廠、亭子口水利樞紐、與蘭渝鐵路交叉、古柏樹和沿河堆積體的影響（見圖1），橋位方案選定比較困難。

3?橋位選擇時影響因素分析

3.1?橋位方案研究的目的

根據(jù)收集的資料，通過對具體影響因素進行調(diào)查和研究，滿足工期和經(jīng)濟技術指標的要求，達到嘉陵江特大橋勘察設計橋位方案程序合法合規(guī)。

3.2?影響因素治理研究

3.2.1?多條路線比選繞避影響因素

A15線起點從白驛互通向東，穿越神皇埡，于大壩下游1.4km處跨越嘉陵江特大橋，并在K99+076位置上跨蘭渝鐵路最終與廣南高速相連接;A14線位于A15線沿嘉陵江路線的下游，跨越嘉陵江大橋位置位于A15線下游600m處。通過對A14和A15線路線方案（見圖1）進行比較，A15路線里程較短，橋隧規(guī)模適中，橋位選擇過程中繞避了亭子口水利樞紐飲水隧洞，池鯉村古柏樹和天然氣采氣井，并且與蘭渝鐵路交叉采用橋下穿越，方案比較容易通過蘭渝鐵路公司審查。嘉陵江特大橋橋位方案兩端交通便利，利于施工條件的設置;而A14路線方案跨嘉陵江方案與工可位置不符，需要重新進行環(huán)保和通航批復，工期因素影響較大。

3.2.2?水中墩改變水流沖刷河床數(shù)模成果

采用丹麥水利研究院開發(fā)的MIK21二位水流模型，根據(jù)二維數(shù)學模型河道地形資料實測的1：1000橋區(qū)段地形資料，對工程河流的水流運動進行數(shù)值模擬，以研究嘉陵江特大橋墩位對河段行洪能力及河流雍水的影響。

根據(jù)數(shù)模計算成果（表1），從全局來看，建橋前后流場變化較小。建橋后由于橋墩阻水引起繞流，與建橋前橋墩附近流場相比存在一定的變化。計算的流場顯示，由于橋墩的阻水作用，橋墩周圍引起繞流運動，橋墩迎水面和背水面流速均減小，左右流速有所增大，在主河道基本恢復到工程前的情形。故該擬建橋工程對河流的影響具有局部性質(zhì)，對水流的挑流作用并不明顯，不會加劇水流對岸坡的沖刷;橋墩周圍會有局部擾流運動，但河床為基巖河床，局部流態(tài)的變化不會加劇河床的沖刷。

3.2.3?水中墩阻水雍水高度對行洪的影響

從計算的等值線圖可以看出，其規(guī)律一般

3.2.4?水中墩對行洪影響的計算

四川省水利廳審查批準的 《四川省嘉陵江干流廣元段防洪規(guī)劃報告》，橋位河段的防洪標準為10年一遇，而擬建的嘉陵江特大橋洪水參數(shù)為300年一遇。不考慮亭子口水庫的調(diào)蓄作用，根據(jù)亭子口水文站收集的資料顯示河道天然10年一遇和300年一遇洪峰流的洪峰流量為18000m/s和32400m/s。

橋位在河道中有4個橋墩，以順水流方向布置。從表2中可以看出，當橋位河段遭遇300年一遇洪水和10年一遇洪水時，其橋墩占過水面積分別為423.34m和323.47m，縮窄率分別為4.67%和5.24%。

為橋墩軸線上游雍水，橋軸線下游水位跌落，通常情況下，對防洪造成影響的主要是河道兩岸的水位升高，該水位雍高值為評價行洪影響的主要因子。進行橋墩水位線等值線分析（如圖2）。

計算結果和等值線分布圖均表明：當橋位遇到10年一遇洪水時和300年一遇洪水時，建橋引起的墩前局部最大水位雍高值分別為0.14m和0.29m，左岸邊最大水位雍高值分別為0.05m和0.08m，右岸邊最大水位雍高值分別為0.03m和0.04m。

綜合各計算工況，水位雍高影響可以判定，橋區(qū)段水位受建橋影響較小，擬建嘉陵江特大橋?qū)拥佬泻橛绊戄^小。

根據(jù)投資比較嘉陵江特大橋橋滿足經(jīng)濟指標要求。

3.3?嘉陵江孔跨布置方案

3.3.1 橋位周邊地形地貌

擬建的嘉陵江特大橋橋址位于四川省廣元市蒼溪縣嘉陵江段，兩段為重丘地貌，分別以大田坪隧道和神皇埡隧道穿越。該段河床寬約400m，常年水深大約9m，洪水深度可達20m，河床底部較為平緩，高程約為378m。河岸無覆蓋層，基巖為微風化灰?guī)r。河岸坡度約為45°，為砂卵石堆積層，無覆蓋層，基巖為微風化灰?guī)r。

3.3.2 嘉陵江特大橋孔跨布置

根據(jù)嘉陵江通航要求、水流寬度、電站泄洪需求及兩岸地形條件，嘉陵江特大橋孔跨設計采用引橋樁柱式，主墩樁基承臺設計?？卓绮贾脼椋阂龢虿捎?0m簡支T梁設計，跨河位置采用105+200+105大跨徑預應力混凝土連續(xù)剛構。根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》，本橋多跨徑總長大于1000m，單孔跨徑大于150m為特大橋，設計基準期采用100年。

3.3.3 嘉陵江特大橋跨主墩下部設計

主墩采用鋼筋混凝土雙薄壁空心墩，鉆孔灌注樁承臺基礎。主墩高68米，采用滑模法施工，承臺厚度4.0m，長17.0m，寬14.0m，采用雙壁鋼圍堰施工。樁基需要搭設鉆孔平臺采用鋼護筒鉆孔灌注施工。

4 結束語

通過以上方路線方案繞避了亭子口水利樞紐飲水隧洞，池鯉村古柏樹和天然氣采氣井，并且與蘭渝鐵路交叉采用橋下穿越;對水中墩數(shù)模研究、對行洪論證計算、對崩滑體的影響的研究和對路線經(jīng)濟指標的對比，A15路線方案叫A14線大約縮短里程約500m，減少投資約6485萬元，并且縮短工期近三個月，比較科學的選定了嘉陵江特大橋橋位，為今后跨越等級河流及多方面因素影響下的橋位選定提供了很好的借鑒依據(jù)。

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（作者單位：中鐵建大橋工程局集團南方工程有限公司）