焦作至桐柏高速公路泌陽段初步設計橋梁布設

胡艷霞

河南省新開元路橋工程咨詢有限公司，河南 鄭州 450016

0 引言

隨著社會經濟的發展，作為國家現代化水平標志之一的高速公路建設，近年來發展迅速，而橋梁等構造物在塑造公路的風格中扮演著重要角色，現淺析焦作至桐柏高速公路泌陽段初步設計橋梁設計。

1 橋梁美學

隨著社會的發展，在現今橋梁設計中，橋梁美學已被越來越多的設計者重視，橋梁除要具有交通功能外，隨著人類物質文明和精神文明的發展，它自身的實用性﹑藝術性極大地影響了人類的生活，因此橋梁美在高速公路橋梁設計中對于城市或區域形象的塑造更有義不容辭的責任。

橋梁也不能一味盲目地追求美學，首先是解決通行功能，并在技術與經濟之間進行優化，這是橋梁設計施工規范的基本要求。因此，橋梁美學設計必須符合橋梁功能和經濟要求，并以此為原則對美學構成元素進行美學調整，比如橋梁的美學比選，橋體結構部件的比例調整，橋梁選線與城市或大地景觀尺度的和諧，橋梁的涂裝與城市整體色彩中的聯系等。

圖1 比例不好的設計

圖2 好的設計

2 橋梁結構的選型

2.1 一般原則

一般來說，橋型的選擇應根據適應﹑經濟﹑美觀﹑安全以及設計施工的難易程度等因素進行綜合分析，以便最終確定橋梁實施方案。同時對于山區高速公路而言，還應著重考慮施工難易程度﹑山區地質病害及環境保護等影響因素。

1）為了解決高速公路單調和結構單一的情況，實現高速公路與環境相協調，高速公路橋型的選擇要考慮周圍環境，選擇常規結構橋型（如空心板橋）和技術成熟的復雜結構橋型（如拱橋，在丘陵地區或山區拱橋外形張揚，富有張揚的外形使人感到美觀）相搭配；

圖3 跨越高速公路的坦拱橋

2）對于跨度短，橋臺靠近車道﹑橋墩設置在中間帶上的跨線橋，對駕駛員有柵門的作用，使其視野狹窄，感覺必須從一個窄門中間通過。在暴風雨天氣，小汽車可能因兩個實體橋臺之間狹窄的通道產生風力的突然改而改變行使方向，發生危險。故宜建造具有較寬視野的長跨橋梁，盡可能不在中間帶設橋墩；

圖4 沒有中間橋墩的三跨橋梁

3）對于平原區的寬淺河流，無特別要求時一般采用梁橋結構，同時盡可能采用標準構件。在滿足水文﹑水利要求的前提下，大橋上部結構一般采用裝配式預應力砼連續箱梁，多孔時采用先簡支后連續體系，而中﹑小橋上部結構一般選用裝配式預應力混凝土空心板，橋面連續；

4）拱橋適用于峽谷橋位,尤其是兩岸地形陡峻的V形或U形峽谷,結合地形一孔跨過, 可以取消高墩,充分利用兩岸良好的地質條件,在形式上更易與周圍環境相協調，對較深的V字形溝應避免在溝心設墩，可以用不同的跨度組合，不一定全橋限定用同一種孔跨。

圖5 跨越V形山谷拱橋

2.2 方案的確定

2.2.1 上部結構

焦作至桐柏高速公路泌陽段，主要位于平原區-山嶺重丘區，橋梁結構應優先選用地方材料，故本項目初步設計中上部構造型式的選擇，結合沿線地形﹑地質﹑水文條件﹑施工難度和環保要求，并綜合考慮其受力特點和經濟性主要考慮對簡支空心板﹑先簡支后連續組合箱梁（如象河大橋﹑桃花店河大橋等）2種結構橋型進行同等跨徑進行比較。

1）簡支空心板結構橋型，施工方便，施工技術成熟；但跨徑小，梁高大；由于橋梁跨徑受限制，往往造成跨深溝橋梁高跨比不協調，美觀性差；上部構造難以與路線小半徑﹑大超高線形符合，且高墩數量增加；橋面伸縮縫多，行駛條件差。因而，該類橋型在本項目設計中用于地形相對平緩﹑填土不高橋梁上；

2）對于現澆連續箱梁橋型，因高速公路橋梁基于運營的整體性﹑舒適性和耐久性的考慮，往往設計為預應力連續結構。由于整體式連續箱梁整個橋梁外型簡潔優美，線條流暢，這對整個跨線高架橋是否美觀起著很重要的作用。焦作至桐柏高速公路泌陽段初步設計中，對于跨越主河槽較寬的河流的大型橋梁，其推薦的橋型方案則采用變截面預應力連續梁橋。

2.2.2 下部結構

下部構造應能滿足上部結構對支承受力的要求，同時在外形上要做到與上部構造相互協調﹑布置勻稱。

1）由于本項目橋梁跨徑一般在20m～40m之間，為了盡可能的標準化和統一化，及本著經濟實用﹑因地制宜﹑便于施工﹑養護等原則，中橋上部結構多采用預制空心板，下部結構多采用柱式墩臺﹑樁基礎。柱式墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式；其自重輕，結構穩定性好，施工方便﹑快捷，外觀輕穎美觀，橋墩布設靈活性大，可適應不同類型的基礎。對于山區高速公路來說，多數橋梁跨越溝谷﹑溪流且交錯并行，斜交角度較大，采用獨柱墩可大大減小橋墩對水流的阻礙，另外，在跨線高架橋中，采用獨柱墩，可使整個橋梁外型簡潔優美，線條流暢，促進橋梁與周圍環境協調。而當橋梁跨越深谷不受水流限制時，或橋梁跨越溝谷溪流交角較小且僅有較小的漂流物或輕微的流冰時，采用雙柱墩不失為一種較好的選擇，可提高箱梁的橫向穩定性和抗扭剛度；另外，采用雙柱墩加蓋梁的形式，廣泛應用與預制拼裝組合箱梁的結構中；而對于寬度較寬的橋梁，采用三柱式或多柱式墩，可適用不同橋寬的變化。因而，選擇何種柱式墩，可結合具體的橋型，地形和地質狀況，技術經濟和美觀等因素綜合考慮；

圖6 看上去有些雜亂無章的“柱林”

圖7 較好的橋墩設計實例

2）為了保證高架橋或長橋的視野，整體式橋墩橫橋向寬度不應大于橋長的1/8；多柱排架墩的立柱數量應盡量少一點，柱外側之距應小于跨長的1/3；

3）對于山區橋梁基礎設計而言，其地質條件較好，承載力大，一般可滿足擴大基礎的要求。一般對于地面橫坡小的橋墩基礎，可采用擴大基礎形式；但多數高架橋跨深溝或位于隧道進出口等地形復雜路段，地面縱橫向坡度較陡，如采用擴大基礎，兩側基礎埋深相差很大，易引起基底受力不均勻；且基礎施工工作面大，基坑開挖工程量大，嚴重破壞山體﹑植被，造成水土流失和水體污染，對環境的破壞相當嚴重；由于山體橫坡較陡，基坑開挖后高邊坡也存在著防護困難﹑工程量大，邊坡穩定性和安全等問題。因此，從施工難易程度﹑結構安全性﹑工程造價和環境保護等方面綜合考慮，靈活采用人工挖孔短樁基礎與擴大基礎相結合的方式。但水中墩墩位處地面較平坦，基巖埋深較淺，水下不適宜采用挖孔樁，仍采用擴大基礎。對于左右墩柱高差大的橋墩，應保證相同高程處墩柱截面尺寸的一致，其余部分加大截面尺寸，以平衡墩柱剛度差別大給上部構造帶來的變形不協調影響。對于砂巖基礎遇水后變軟﹑發泡﹑強度降低的情況，墩臺基礎首選樁基礎，但為了更方便的檢驗基底情況，建議施工時采用挖孔樁。

本項目對于山區地質較好橋梁，下部結構為柱式墩，鉆孔灌注樁基礎；橋臺則采用了工程量小的輕型臺擴大基礎。

3 結論

橋型方案設計本身就是一項復雜和靈活的工作，而對于高速公路而言，尤其是山區公路，有很多新的問題需要進一步的探討和研究。本文只是拋磚引玉，筆者結合實際中遇到的實際問題以焦作至桐柏高速公路泌陽段初步設計中橋型方案的選擇，提出一些粗淺的認識，文中不當之處敬請同行和有關專家指正。

[1]祝敏方.山區高速公路橋梁設計探討[J].公路，2003(5).

[2]公路橋涵地基與基礎設計規范 (JTJ 024—85).北京：人民交通出版社，1985.

[3]交通部公路司.新理念公路設計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]交通部公路司.降低造價公路設計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.