山區(qū)高速公路裝配式橋梁方案比選研究

張 偉，王學(xué)軍，高 猛

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250031）

引言

受地形、地質(zhì)的影響，山區(qū)高速公路橋位應(yīng)盡量選擇施工干擾小、工程場(chǎng)地條件好、基巖埋置較淺、無(wú)滑坡崩塌等位置作為橋址。橋型方案的選擇必須因地制宜，充分考慮施工的可行性，運(yùn)輸?shù)谋憷?。?yōu)先采用預(yù)制安裝的標(biāo)準(zhǔn)化、定型化結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)行工廠化施工管理，從而提高工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)、加快工程進(jìn)度。

1 工程概況

大關(guān)至永善高速公路上高橋至黃華段（以下簡(jiǎn)稱本項(xiàng)目）位于云南省東北部昭通市境內(nèi)，地處滇川兩省結(jié)合部，烏蒙山區(qū)腹地。功能定位為省際間連接主要城市的主要干線公路，是對(duì)國(guó)高網(wǎng)的加密和補(bǔ)充。路線所經(jīng)地區(qū)為云貴高原與四川盆地的結(jié)合部，屬典型的山地構(gòu)造地形，區(qū)內(nèi)地形切割較大，山高谷深，沿線最低海拔640 m，最高海拔2 300 m，高差大，溝谷縱橫交錯(cuò)，基巖裸露，地形復(fù)雜，為典型的山區(qū)高速公路。

鑒于山區(qū)公路彎、坡橋較多，抗震烈度高，盡量采用先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu)方案，以降低地震對(duì)橋梁的損害程度。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，根據(jù)已建項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，橋梁上部結(jié)構(gòu)盡可能采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格控制裂縫寬度。同時(shí)盡量采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，以利于橋面平整，行車舒適。

2 橋梁結(jié)構(gòu)綜合比較

（1）預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式空心板：預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式空心板具有上部結(jié)構(gòu)高度低，能適應(yīng)各種斜度；預(yù)制、吊裝方便，對(duì)地面交通影響??；工程造價(jià)較低，施工便利等優(yōu)點(diǎn)，是目前高速公路橋梁中采用較普遍的結(jié)構(gòu)型式，底板寬有0.99 m、1.24 m、1.59 m 等。其中先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板適用于空心板數(shù)量較多的工程，可集中預(yù)制、生產(chǎn)效率高；后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，適用于空心板數(shù)量有限、運(yùn)輸條件較差的工程。本合同段各路段的運(yùn)輸條件較差、板梁的數(shù)量較少，故推薦采用后張法板。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)小箱梁：預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式小箱梁是近十多年新推出的、運(yùn)用廣泛的結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計(jì)和施工技術(shù)較成熟，裸梁結(jié)構(gòu)剛度大、抗扭性能較好，跨越能力較強(qiáng)，梁高適中，具有施工簡(jiǎn)單、預(yù)制方便，對(duì)地面交通影響小等優(yōu)點(diǎn)。從景觀效果考慮，橋下仰視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，效果相對(duì)較好。

（3）預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)或連續(xù)剛構(gòu)T 梁：預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式T 梁也是較為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式，其設(shè)計(jì)和施工技術(shù)成熟，跨越能力較強(qiáng)，具有施工簡(jiǎn)單，預(yù)制方便，質(zhì)量易于保證，對(duì)地面交通影響小，對(duì)施工設(shè)備沒(méi)有特殊要求等優(yōu)點(diǎn)。但是上部結(jié)構(gòu)建筑高度相對(duì)高一些，對(duì)于縱斷面控制嚴(yán)格的地方，因建筑高度較大而采用受到限制。另外，由于橋面較寬，從景觀效果考慮，橋下仰視縱、梁片數(shù)多、層次感強(qiáng)，景觀效果較好。缺點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)裸梁穩(wěn)定性較差，運(yùn)輸階段對(duì)道路要求較高。

3 橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.1 經(jīng)濟(jì)性比較

橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性比較見(jiàn)表1～表3。

表1 20 m 梁上部構(gòu)造工程量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

表2 30 m 梁上部構(gòu)造工程量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

表3 40 m 梁構(gòu)造工程量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

3.2 受力分析比較

小箱梁與空心板比較：小箱梁建筑高度大，單片梁抗彎剛度、抗扭剛度比寬幅單片空心板大，分別為2.49 ～2.32 N·mm2、1.4 ～1.39 N·mm2；單幅一孔的整體抗彎剛度小箱梁比空心板大，約為1.23 N·mm2、但單幅一孔的整體抗扭剛度空心板比小箱梁大，約為1.44 N·mm2。

小箱梁與T 梁比較：?jiǎn)纹∠淞菏┕し€(wěn)定性好，抗扭剛度比單片T 梁大，約為1.19 ～2.37 N·mm2。單幅一孔的小箱梁整體抗扭剛度大于T 梁，約為1.08 ～1.19 N·mm2，但單幅一孔的整體抗彎剛度T梁大于小箱梁，約為1.19 ～1.33 N·mm2。

空心板、T 梁梁間距較小，施工存梁期反拱較大（前者因建筑高度小，后者因受壓區(qū)面積小導(dǎo)致施工階段截面下緣壓應(yīng)力較大），成橋后調(diào)平難度大，因此對(duì)存梁期要求較嚴(yán)格。小箱梁存梁期反拱相對(duì)較小，成橋后線形較為平順，整體性好，橋面板受力均勻。

3.3 使用性能及景觀性比較

視覺(jué)感觀及適應(yīng)性比較：空心板板與板之間緊靠布置，外形整齊，建筑高度小。小箱梁一般僅在端部設(shè)端橫隔板，外形簡(jiǎn)單，適應(yīng)范圍較大，既可用于山區(qū)橋墩較高的橋梁，也可用于立交變寬段橋梁。T 梁由于建筑高度較高、跨中設(shè)多道橫隔板連接各片主梁，景觀比較有韻律和層次感。

3.4 施工質(zhì)量控制及運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)比較

施工質(zhì)量控制比較：小箱梁和空心板均設(shè)有挖空內(nèi)腔，預(yù)制階段施工相對(duì)繁瑣，對(duì)施工工藝要求較嚴(yán)格；T 梁的預(yù)制施工質(zhì)量控制難度較小。20 m同等跨徑小箱梁較T 梁的吊裝重量重約19 t，30 m同等跨徑小箱梁較T 梁的吊裝重量重約29 t，40 m跨徑小箱梁較T 梁的吊裝重量重約40 t，對(duì)吊設(shè)備要求較高，需要大型吊裝設(shè)備。三種上部結(jié)構(gòu)后期養(yǎng)護(hù)成本均較少。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁造價(jià)較省，整體性好，但存在吊裝重量大，施工困難、后期維修養(yǎng)護(hù)困難等缺點(diǎn)。且隨著跨徑的增大，其施工安裝難度也相應(yīng)增大。另外預(yù)制小箱梁先簡(jiǎn)支后連續(xù)剛構(gòu)的設(shè)置及施工較T 梁困難，隨著墩高的加大，橋梁剛構(gòu)情況將越來(lái)越多，分體小箱梁也將越來(lái)越不適應(yīng)。預(yù)制T梁安裝重量較輕，耐久性好，施工工藝成熟，施工方法簡(jiǎn)單，對(duì)施工場(chǎng)地要求更低，尤其在山區(qū)路段地形復(fù)雜，施工場(chǎng)地受限的條件下，T 梁的施工相對(duì)更加方便；通過(guò)調(diào)整T 梁現(xiàn)澆橋面板的懸臂長(zhǎng)度和墩頂連續(xù)段長(zhǎng)度，可以適應(yīng)山區(qū)高速公路彎道多、半徑小的特點(diǎn)，但其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對(duì)較大，整體性相對(duì)較差。結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，選用先簡(jiǎn)支后連續(xù)（剛構(gòu)）的裝配式T 梁。