山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁方案比選分析

摘要：結(jié)合當下山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁發(fā)展現(xiàn)狀，文章以云南瀾滄至孟連高速公路為工程背景，從投資、施工、運營等角度，對不同墩高下的裝配式混凝土橋梁的適宜跨徑進行對比分析，選出不同墩高下的最優(yōu)橋型方案，為山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁方案比選提供參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；高速公路；裝配式橋梁；估算指標；影響分析

中圖分類號：U448.33 A 40 134 2

0 引言

近年來，隨著國家及地方對高速公路建設的投入逐年加大，國家高速公路建設里程現(xiàn)已突破14萬km，極大地完善了國家高速公路網(wǎng)，改善了人們的出行方式，為國家及地方經(jīng)濟發(fā)展提供了強有力的保障。而對于地形復雜的偏遠山區(qū)，因地勢起伏較大、地質(zhì)條件復雜，山區(qū)高速公路橋隧比非常高，一般＞60%，更高者達80%，如此大的橋隧比也直接決定了山區(qū)高速公路高昂的造價［1-2］。而中小跨徑裝配式混凝土橋梁在山區(qū)橋梁中占據(jù)了主導地位，占總橋梁比例＞85%。因此，對標準化程度高、施工便利、造價經(jīng)濟的裝配式混凝土橋梁適宜跨徑進行研究，能為山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁方案選取提供參考［3-6］。

本文從山區(qū)高速裝配式混凝土橋梁選型出發(fā)，以云南瀾滄至孟連高速公路為工程背景，以最大墩高為20 m、40 m、60 m內(nèi)的裝配式混凝土橋梁為研究對象，從投資、施工、運營等角度分析不同墩高下的裝配式混凝土橋梁的適宜跨徑，選出不同墩高下的最優(yōu)橋型方案，為山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁方案選取提供一定的參考與借鑒。

1 工程概況

該工程為云南省公路交通網(wǎng)規(guī)劃中的骨架路網(wǎng)，是連接滇西、滇南通往省外和國外的重要通道，路線起點位于瀾滄縣富本村附近，總體由東北向西南布線，止于K48+400處孟連縣芒掌村北側(cè)。全長48.46 km，主線共設置橋梁17 250/44座，橋梁設計寬度為12.5 m（單幅），全為大橋，常規(guī)橋梁占比＞95%。

工程全線地處云南西南部，屬橫斷山脈怒山山系南緣，自然環(huán)境地表崎嶇，群山連綿。工程所在地最高點與最低點相對高差＞500 m，區(qū)域內(nèi)為淺切割中山區(qū)，部分地區(qū)發(fā)育構(gòu)造盆地，地層褶皺變形強，斷裂構(gòu)造發(fā)育且密度高，地質(zhì)構(gòu)造情況非常復雜。此外，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.15～0.2 g，

工程場地屬于未來潛在強震危險性較高的區(qū)域，必須考慮強震活動可能導致的地表錯動、強地震動和伴生地質(zhì)災害問題。

為在如此復雜的山區(qū)環(huán)境中選擇合適的裝配式混凝土橋型，應遵循以下基本原則：

（1）橋型方案應簡單、受力明確、自重輕、剛度適中、質(zhì)量分布均勻和便于修復。

（2）橋型方案應注重橋梁高跨比的比選，進行詳細的經(jīng)濟性對比，在無特殊要求時盡量采用經(jīng)濟跨徑，以降低工程造價。

（3）橋型方案應充分考慮山區(qū)惡劣的施工環(huán)境，方便施工，盡可能地縮短工期，加快工程進度。

（4）橋型方案應從全壽命周期出發(fā)，考慮后期養(yǎng)護的難易程度。

基于上述選型原則，下文將從投資、施工、運營等角度出發(fā)，分析最大墩高為20 m、40 m、60 m內(nèi)的裝配式混凝土橋梁的適宜跨徑，選出不同墩高下的最優(yōu)橋型方案。

2 最大墩高20 m內(nèi)橋型方案比選分析

統(tǒng)計同類型山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁高跨比可知，一般情況下，最大墩高20 m內(nèi)橋梁跨徑選擇標準為20 m、30 m兩種，以該項目120 m橋長為例，對6×20 m連續(xù)T梁、6×20 m連續(xù)小箱梁、4×30 m連續(xù)T梁、4×30 m連續(xù)小箱梁這4種裝配式混凝土橋梁，分別從主材工程數(shù)量、單片梁吊重、施工難易程度、養(yǎng)護難度、運營效果等方面進行比選分析，結(jié)果如表1所示。

對于最大墩高20 m內(nèi)山區(qū)裝配式混凝土橋梁，分析表1可知：

（1）從投資角度出發(fā)來看，30 m跨徑橋梁鋼材及鋼絞線用量均高于20 m跨徑橋梁，但錨具（套）及混凝土方量低于20 m跨徑橋梁，總體造價30 m跨徑橋梁高于20 m跨徑橋梁，且T梁高于小箱梁，總體評價是20 m跨徑小箱梁最經(jīng)濟。

（2）從施工角度出發(fā)，下構(gòu)基本為圓柱墩，可直接立模施工，上構(gòu)采用架橋機施工，施工難易程度相當，但20 m跨徑橋梁單片梁吊重更輕，跨徑更短，運梁及吊梁更快捷，對施工場地及便道要求更低，且安全性更好，總體評價是20 m跨徑橋梁更優(yōu)。

（3）從后期養(yǎng)護及運營角度出發(fā)，兩種跨徑橋梁整體性均較好，行車舒適，易養(yǎng)護，20 m跨徑橋梁支座、橋墩等構(gòu)件較多，總體養(yǎng)護難度稍高于30 m跨徑橋梁。

總體評價，對于最大墩高20 m內(nèi)山區(qū)裝配式混凝土橋梁，20 m跨徑小箱梁綜合指標最優(yōu)，推薦采用。

3 最大墩高40 m內(nèi)橋型方案比選分析

統(tǒng)計同類型山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁高跨比可知，一般情況下，最大墩高40 m內(nèi)橋梁跨徑選擇標準為20 m、30 m兩種，以該項目240 m橋長為例，對12×20 m連續(xù)T梁、12×20 m連續(xù)小箱梁、8×30 m連續(xù)T梁、8×30 m連續(xù)小箱梁這4種裝配式混凝土橋梁，分別從全橋主材工程數(shù)量、單片梁吊重、施工難易程度、養(yǎng)護難度、運營效果等方面進行比選分析，結(jié)果如表2所示。

對于最大墩高40 m內(nèi)山區(qū)裝配式混凝土橋梁，分析表2可知：

（1）從投資角度出發(fā)，20 m跨徑橋梁下構(gòu)高墩數(shù)量多，鋼材及混凝土用量高于30 m跨徑橋梁，總體造價20 m跨徑橋梁高于30 m跨徑橋梁，且T梁高于小箱梁，總體評價是30 m跨徑小箱梁最經(jīng)濟。

（2）從抗震性能、施工角度出發(fā)，當墩高＞30 m時，高烈度抗震區(qū)橋墩一般為等截面方墩，需采用液壓爬模施工，施工難度較大，20 m跨徑橋梁施工周期較長。

（3）從后期養(yǎng)護及運營角度出發(fā)看，兩種跨徑橋梁整體性均較好，行車舒適，易養(yǎng)護。

總體評價，對于最大墩高40 m內(nèi)山區(qū)裝配式混凝土橋梁，30 m跨徑小箱梁與30 m跨徑T梁綜合指標相差不大，30 m跨徑小箱梁最優(yōu)，推薦采用。

4 最大墩高60 m內(nèi)橋型方案比選分析

統(tǒng)計同類型山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁高跨比可知，一般情況下，最大墩高60 m內(nèi)橋梁跨徑選擇標準為30 m、40 m兩種，以該項目240 m橋長為例，對8×30 m連續(xù)T梁、8×30 m連續(xù)小箱梁、6×40 m連續(xù)T梁、6×40 m連續(xù)小箱梁這4種裝配式混凝土橋梁，分別從全橋主材工程數(shù)量、單片梁吊重、施工難易程度、養(yǎng)護難度、運營效果等方面進行比選分析，結(jié)果如表3所示。

對于最大墩高60 m內(nèi)山區(qū)裝配式混凝土橋梁，分析表3可知：

（1）從投資角度出發(fā)，30 m跨徑橋梁下構(gòu)高墩數(shù)量相對多，鋼材及混凝土用量高于40 m跨徑橋梁，總體造價30 m跨徑橋梁高于40 m跨徑橋梁，且T梁均低于小箱梁，總體評價是40 m跨徑T梁最經(jīng)濟。

（2）從抗震性能、經(jīng)濟性及施工角度出發(fā)，當墩高＞40 m時，高烈度抗震區(qū)橋墩一般為變截面方墩，采用液壓爬模施工，施工難度大，30 m跨徑橋梁下構(gòu)施工周期更長。

（3）從后期養(yǎng)護及運營角度出發(fā)，兩種跨徑橋梁整體性均較好，行車舒適，易養(yǎng)護。

總體評價，對于最大墩高60 m內(nèi)山區(qū)裝配式混凝土橋梁，40 m跨徑T梁綜合指標最優(yōu)，推薦采用。

5 結(jié)語

本文對不同墩高下山區(qū)高速公路裝配式混凝土橋梁合理跨徑選擇進行了分析，根據(jù)不同的墩高，橋型方案選擇原則如下：

（1）當墩高≤20 m時，宜選用20 m小箱梁。

（2）當20 mlt;墩高≤40 m時，宜選用30 m小箱梁（當墩高整體偏高時可以考慮T梁）。

（3）當墩高＞40 m時，宜選用40 m T梁。

根據(jù)本項目地形特點，山體陡而直，普遍墩高＞30 m，通過綜合比較，在滿足跨越功能的前提下，全線裝配式混凝土橋梁采用整體造價低、方便規(guī)模化及標準化施工的30 m、40 m T梁這兩種標準跨徑。但對于一段區(qū)域內(nèi)分布比較集中的橋梁，應盡量采用同一種跨徑橋型，以便利用有限的施工場地進行大規(guī)模的工廠化施工，從而降低工程造價，提高工程質(zhì)量。

參考文獻

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收稿日期：2023-01-15