山區公路大跨度橋梁設計關鍵問題的探討

盧劍橋

摘 要:大力發展山區高等級公路成為必然,對山區公路橋梁設計的研究具有重要的現實意義。本文結合某山區大跨度橋梁設計實踐,詳細闡述了山區大跨度橋梁設計關鍵問題與解決措施,為解決山區公路橋梁設計積累了新的技術資料。

關鍵詞:山區公路大跨度橋梁設計

中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0129-01

1 工程概況

某大跨度公路橋位于山區腹地,谷深坡陡,橋面與峽谷谷底高差500m,地形、地貌極為復雜、險峻,橋區施工場地狹小、交通運輸條件極其困難。大橋處路線海拔920～940m,且處于大型峽谷谷口,預計冬季冰、雪、霧等災害性氣候的出現將更為頻繁,橋梁的養護、行車安全非常重要。

2 山區大跨度橋梁設計關鍵問題

該橋跨越處峽谷谷口寬度為650m,峽谷以內地形壁陡險竣,峽谷下部臺階地距路線高差350m以上,谷內不宜設墩,主橋須采用較大的跨徑,根據地形條件經綜合比選確定采用900懸索橋。該山區懸索橋運輸條件缺乏,橋下通常沒有水運條件,故無法像常規懸索橋那樣,通過纜載吊機直接起吊安裝加勁梁段,該懸索橋只能采用單件運輸、現場組拼的桁架式結構,桁式加勁梁設計成為該山區懸索橋需解決的關鍵問題。山區路線縱面線形受多種因素控制,通常難以設置對稱的人字縱坡而多為單向縱坡,車輛制動力大,橋面系應具有適宜縱向剛度,以減少橋梁縱向變形,橋面系的設計問題是該山區懸索橋設計中需要解決的又一個關鍵問題。

3 設計關鍵問題解決措施

考慮到輕型的鋼桁粱設計易于現場拼裝,便于山區運輸,可以堿小桁架桿件、節點的尺寸和重量,減輕節段吊裝重量,適應山區交通運輸條件差、施工場地狹小地區的橋梁建設需要,最后確定采用的加勁鋼桁梁由主桁架、上下平聯,橫向桁集組成,主桁架采用華倫式,桁高6.5m,桁寬260m,小節間長度6.4m,一個標準節段大節間長度為12.8m,在每小節處均設橫向桁架;上、下平聯采用K形體系,主桁片上、下弦桿、橫粱上、下弦桿采用箱形截面,膜桿及上、下平聯均采用工字形截面。鋼桁架采用整體節點新技術。鋼桁架各桿件均為工廠組焊件,為減少鋼桁梁桿件的現場拼裝連接,將弦桿連同一個或兩個節點在工廠焊接成整體,現場用高強螺栓連接成桁架。全橋共分71個節段組拼安裝,節段最大吊裝長度12.8m,節段最大吊裝重量91.6t。每個節段在工地拼裝場地組拼,采用施工纜索吊裝就位拼接。鋼桁加勁梁在索塔處設置塔連桿作豎向支承,塔連桿兩鉸接點距離10.7m,上端與預埋在索塔內側壁上的鋼托架鉸接,下端與桁架上弦桿上的耳板鉸接。每個索塔處設置兩個。鋼桁加勁梁兩端在上、下弦桿兩側共設置8個抗風支座。鋼桁加勁梁及橋面系縱梁外露表面采用電弧噴鋁涂裝長效防腐。

針對山區建橋的特點,提出了表1兩種比較方案,考慮到鋼混組合板梁為支承在桁架橫檗上的簡支體系,預制混凝土板受壓,工字鋼受拉,可充分發揮兩種材料的特點,單塊重量小于4.8t,施工非常便捷,預制時適當添加防水劑可提高混凝土抗滲防水性能,橋面鋪裝為8cm瀝青混凝土,瀝青混凝土與混凝土板具有優良的黏結性能和使用性能,橋面系最終采用縱向工字鋼梁與混凝土橋面板的組合形式。鋼縱梁橫向間距1.95m,梁高0.66m,梁長6.36m,簡支在主桁橫梁上弦桿上,理論跨徑6.16m。橋面板采用預制混凝土板,預制板長6.36m、寬1.65m、厚0.16m。縱向接縫寬0.3m,橋面板通過接縫處縱梁上的剪力釘與鋼縱梁相結合形成組合結構。各跨橋面板間采用橋面連續結構,每102.4m間距橋面板設一道通縫斷開,通縫設無縫式伸縮縫保證橋面美觀和行車順暢。縱向接縫采用微膨脹混凝土以改善由于混凝土收縮對鋼一混組合結構的影響,橋面連續結構采用鋼纖維混凝土以提高抗裂、抗疲勞性能。

4 結語

山區公路地形地質復雜,地面高差大,山區橋梁彎坡橋多,高墩大跨多,墩臺形式多,設計中必須充分考慮山區橋梁曲線、大縱坡、高墩、長橋的特點,解決好其梁設計的關鍵問題。該山區公路大跨度橋梁的施工和跟蹤觀測結果表明其設計是成功的,可供同類橋梁設計參考。

參考文獻

[1] 許璐.山區高速公路橋梁設計關鍵問題研究[D].長安大學,2009.

[2] 祝敏方.山區高速公路橋梁設計探討[J].公路,2003(5).