淺議橋梁工程的設(shè)計與質(zhì)量控制

劉建軍

摘 要：近年來，世界各大城市紛紛以打造城市橋梁文化以展示城市魅力，橋梁景觀在城市發(fā)展中有著越來越重要的位置。本文以某一具體立交橋梁工程為例，探討了橋梁結(jié)構(gòu)及附屬建筑物設(shè)計要素、耐久性設(shè)計和質(zhì)量保證相關(guān)措施，為相類似的橋梁工程提供了設(shè)計參考思路。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計;耐久性;保護措施

中圖分類號：U445.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0114-02

1 工程慨況

本橋涵工程位于觀山湖區(qū)，屬于典型的云貴高原地貌特征，山地、丘陵、盆地及水域相間分布。該區(qū)內(nèi)水資源較豐富，區(qū)內(nèi)屬淺丘洼地型，丘峰坡度小于25度，丘峰間洼地寬淺，有孤峰殘丘零星散布。在區(qū)內(nèi)和周邊市場區(qū)內(nèi)有豐富的水泥、鋼材、木材等建設(shè)材料，并有豐富的砂石料資源，施工土石等材料絕大部分可就地取材，工程材料來源豐富、可靠。本工程距城市建成區(qū)相對較近，存在一定的拆遷量，區(qū)內(nèi)交通便利，施工用水、電等供應(yīng)方案可靠，具備施工條件。本項目所經(jīng)過區(qū)域地形變化較大，沿線不可避免存在高邊坡。從沿線的地質(zhì)情況看，路段工程邊坡較多。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大面積地面沉陷和塌陷，由于場區(qū)灰?guī)r和白云巖巖溶發(fā)育，含水豐富，水位高，季節(jié)性變化大，在大量抽取地下水作用下，極易在土層中形成土洞。

2 橋梁工程的布置與設(shè)計

設(shè)計線位是在原有規(guī)劃線位進行小范圍的變動和調(diào)整的原則上開展。對工程進行平面布置，保持道路整體線型流暢，有利于規(guī)劃物流園區(qū)地塊使用，提升道路建設(shè)的經(jīng)濟效果，并且能提升城市景觀環(huán)境，很好的提升城區(qū)整體形象。賓陽大道延伸段全線設(shè)12個交點，最大平曲線半徑為3000米，最小平曲線半徑為600米，設(shè)有緩和曲線并且不設(shè)超高。根據(jù)工程實際和項目要求，圖1給出了項目的整體平面示意圖。其中橋梁工程共分為兩部分，主體工程由上跨貴黃高速橋梁工程段和上跨長昆高鐵橋梁段組成。根據(jù)設(shè)計規(guī)范和工程特點，分別從橋梁的總體布置、上、下部結(jié)構(gòu)對其進行設(shè)計[1]。

2.1 貴黃高速橋梁工程

2.1.1 總體布置

本橋梁工程位于金陽賓陽大道延伸段道路K1+300處，為跨越貴黃高速公路而修建，橋梁全長213m，橋面全寬54m，按為左右兩幅布置。右幅橋梁按橋起點樁號為K1+ 196，終點樁號為K1+409，右幅橋梁長213m;左幅橋梁按橋起點樁號為K1+193，終點樁號為K1+405，左幅橋梁長212m。橋梁上部結(jié)構(gòu)均采用40m現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，全橋共計兩聯(lián)（3×40m+2×40m）。全橋面積共計11262.5m2，橋梁與道路斜交，斜交角為5°。

2.1.2 上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)共兩聯(lián)橋梁組成，第1聯(lián)箱梁采用3×40m等截面直腹式預(yù)應(yīng)力砼箱梁;第2聯(lián)箱梁采用2×40m等截面直腹式預(yù)應(yīng)力砼箱梁。箱梁為部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件。箱梁為單箱5室斷面，頂寬26.5m，底寬21.5m，懸臂板寬2.5m。梁高均為2.2m，箱梁頂板厚0.25m，底板厚0.22m。腹板厚 0.5m，靠近支點處加寬至0.8m。懸臂板端部厚0.25m，懸臂板根部厚0.6m?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束分為腹板束、頂板束與底板束，采用后張法的施工工藝。

2.1.3 下部結(jié)構(gòu)

（1）5、6、11號橋臺均為重力式U型橋臺，樁基礎(chǔ)，0號橋臺采用埋置型橋臺，樁基礎(chǔ);橋墩均采用柱式墩，樁基礎(chǔ)，樁長定為20m。（2）橋臺臺身采用C25混凝土，承臺、樁基礎(chǔ)、臺帽、墊石及擋塊采用C30混凝土，橋墩采用C40混凝土，楔形塊采用C50混凝土。（3）橋臺與路堤銜接，臺后填土較高，為了防止填方沉降后引起橋頭跳車和避免沖擊對橋臺的損害，臺后設(shè)置長度為6m的鋼筋混凝土搭板。

2.2 長昆高鐵橋梁

2.2.1 總體布置

該橋梁工程位于金陽賓陽大道延伸段道路工程上，為跨越長昆高鐵而修建。橋梁位于道路樁號K1+628處，單幅橋梁寬16.5m，全橋共由10幅組成，橋梁全寬165.18m，上部結(jié)構(gòu)采用跨徑1-40m的預(yù)應(yīng)力砼簡支小箱梁，橋梁沿長昆高鐵布置，上跨長昆鐵路隧道，采用預(yù)制吊裝施工。該橋梁于道路K1+625.2處上穿長昆鐵路隧道，其控制標高為1268.986m;于道路K3+380處下穿長昆鐵路，控制標高1271.013m。

2.2.2 上部結(jié)構(gòu)

橋梁采用1-40m的簡支小箱梁。小箱梁梁高2m，預(yù)制邊跨中梁與中跨中梁頂板寬2.4m，底板寬1.0m;跨中頂板厚0.18m，底板厚0.18m，腹板厚0.18m，梁端頂板厚0.32m，底板厚0.32m，腹板厚0.32m。為了減輕安裝重量和增加橫向整體性，在各箱之間設(shè)橫向濕接縫。為了滿足錨具布置的需要，箱梁端部在箱內(nèi)側(cè)方向加厚，腹板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束除豎向彎曲外，在主梁加厚段尚有平面彎曲。與此相應(yīng)，錨固面應(yīng)在兩個平面上傾斜，以使預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時垂直于錨固端面。箱梁為部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，各箱之間設(shè)橫向濕接縫用來減輕安裝重量和增加橫向整體性。

2.2.3 下部結(jié)構(gòu)

橋臺采用重力式U型橋臺和埋置型橋臺，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，樁徑分別為1.5m和1.8m，樁基施工采用水磨鉆施工，橋樁基礎(chǔ)距隧道邊墻凈距不小于10m;靠近隧道邊墻側(cè)樁基底標高位于隧道仰拱底部以下，且樁底標高低于1266m。

3 主線橋附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）橋頭搭板。全線所有橋梁與路基銜接處均設(shè)置搭板。根據(jù)橋頭填土高度，結(jié)合橋梁規(guī)模，橋梁搭板采用厚30cm，長5m規(guī)格。（2）橋梁伸縮縫裝置采用FD-80及FD-160型伸縮縫。（3）欄桿。橋梁欄桿根據(jù)橋位所在處城市建筑風格以選擇與之匹配的欄桿樣式，或采取同一道路上的橋梁采用同一欄桿樣式的方式進行選擇。（4）橋面防水及排水。整個橋梁均設(shè)置縱坡和橋面橫坡外，將雨水引至橋面兩側(cè)或路緣石邊緣，并采用泄水管排除橋面雨水。（5）橋面鋪裝。橋面鋪裝為雙層鋪裝，基底采用8cm厚的C40混凝土現(xiàn)澆層，全斷面鋪設(shè)，基底上噴涂防水層?；咨厦鎸訛?0cm厚的瀝青混凝土，采用兩層結(jié)構(gòu)，4cm厚的SBS改性瀝青混凝土+下面層6cm厚中顆粒瀝青砼;鋪裝總厚度為18cm。人行道鋪裝：3cm人行道彩磚+2cm砂漿。

4 橋梁耐久性設(shè)計

橋梁結(jié)構(gòu)耐久性與工程質(zhì)量同等重要，在橋梁設(shè)計施工過程中需給予充分重視。公路橋涵的設(shè)計基準期是100年，本項目環(huán)境類別為I類，根據(jù)本項目環(huán)境分類及作用等級進行了耐久性設(shè)計[2]。

4.1 混凝土耐久性設(shè)計措施

按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)要求，對I類環(huán)境下混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土的最小保護層厚度提出以下要求。具體的混凝土保護層厚度如表1中所列。

混凝土結(jié)構(gòu)在受力時不可避免都會產(chǎn)生裂縫，只要裂縫處于一定范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的運行和耐久性是不會產(chǎn)生影響的，應(yīng)提供足夠的鋼筋量（最小鋼筋量）用于保證裂縫很好地分布[3]。裂縫寬度的最終驗算要基于最終鋼筋面積和正常使用荷載下鋼筋的應(yīng)力，用按前文中確定的最小混凝土保護層，根據(jù)規(guī)范要求，計算得出的最大可接受裂縫寬度應(yīng)為0.20mm。

4.2 其他結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計措施

（1）支座。應(yīng)易于檢查和維護，也應(yīng)易于更換，采用板式橡膠支座或盆式橡膠支座的適用壽命一般為30年，在設(shè)計中預(yù)留更換支座時臨時千斤頂?shù)奈恢?。?）伸縮縫。原則上是可更換的，但伸縮縫置換會影響交通，因而對大位移量的伸縮裝置可以選擇耐候鋼等材料，盡量延長其使用壽命，減少設(shè)計基準期內(nèi)置換次數(shù)，伸縮縫設(shè)計壽命為20年。（3）橋面鋪裝。橋面鋪裝是較容易損壞的部位，橋面設(shè)計時應(yīng)綜合考慮交通量、車載標準、環(huán)境、氣侯、車輛輪胎的類型、所采用的路面材料、維護費用及實際可能采用的施工工藝等，合理的確定橋面鋪裝的設(shè)計壽命，并確保其在壽命期內(nèi)正常工作，其設(shè)計壽命為15年。路面材料配比設(shè)計應(yīng)通過大量試驗進行優(yōu)化，施工中應(yīng)嚴格控制施工質(zhì)量。（4）排水系統(tǒng)。所有接近水平的頂部表面應(yīng)有足夠的坡度以便于雨水流動和排放。（5）檢修和維護設(shè)施。橋梁壽命期內(nèi)應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行定期的檢修和維護管理，檢修和維護通道就是保證橋梁正常運行的基本措施，設(shè)計時需加以考慮，確定其設(shè)置的原則。

5 施工注意事項

為確保工程的施工進度和安全，橋涵建筑物需滿足相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范，同時也需對混凝土澆筑時采取必要的防護措施[4]。混凝土施工前應(yīng)進行混凝土最佳配合比設(shè)計和試驗，并嚴格控制混凝土水灰比和坍落度，對拌合混凝土的骨料品質(zhì)、粒徑等必須嚴格篩選，綜合考慮施工順序、工期安排、環(huán)保影響等各種因素，通過試驗，保證混凝土強度。建議拌制過程中添加適量的混凝土外加劑提高混凝土的性能，如減水劑和抗裂型防水劑等，同時為了降低水化熱，避免早期混凝土收縮造成開裂，可適當摻加粉煤灰礦物質(zhì)拌和料。對混凝土的質(zhì)量和外觀進行嚴格控制，混凝土澆筑時應(yīng)保證澆筑進度和振搗密實，所有工作縮縫應(yīng)認真鑿毛、洗凈、吹干，確保新老混凝土的結(jié)合強度，并應(yīng)注意混凝土的養(yǎng)護。

參考文獻

[1] 李玉峰.淺論公路橋涵工程的設(shè)計、施工與管理[J].菏澤學院學報，2013，35（S1）：147-148+167.

[2] 李國發(fā).橋涵工程施工過程中常見的問題與質(zhì)量控制[J].江西建材，2014（01）：178.

[3] 張立影.公路小橋涵設(shè)計與施工中的問題分析[J].交通世界，2017（13）：80-81+89.

[4] 賈文世.淺談如何提高公路橋涵施工的質(zhì)量[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（07）：252.