黃山區龍門至甘棠橋梁安全分析

宋鵬翀

（黃山市交通建設總公司，安徽 黃山 245700）

0 引言

隨著黃山區社會經濟的進一步發展，旅游資源的進一步開發，為黃山區實現跨越式發展迎來了歷史機遇，同時也對黃山區交通基礎設施提出了更高的要求。其中S322作為黃山區通往涇縣，繼而通往皖江城市和長三角地區最便捷的對外通道和旅游通道，近年來交通量顯著增長，因此有必要改善道路通行能力。

目前省道S322涇縣至桃花潭段已建成通車，桃花潭至黃山區龍門段也即將建成通車，尚余黃山區龍門至甘棠段現為四級公路，通行狀況較差。因此，為了改善交通出行環境，完善路網布局，同時帶動黃山區龍門、太平湖以及涇縣桃花潭鎮等鄉鎮的社會經濟發展以及小城鎮發展的需求，進一步開發沿線旅游資源，需加快建設S322黃山區龍門至甘棠段以改善現狀交通出行條件。全線共設橋梁7座，總長461.92m，其中20m跨徑的5座，16m跨徑的2座，上部結構采用密肋式T梁。

1 橋涵設計原則

1.1 橋涵設計應符合技術先進、安全可靠、耐久適用、經濟合理的要求，遵循美觀和有利環保的原則，考慮“因地制宜、就地取材、便于施工和養護”因素，體現“節約型交通”和“可持續發展”的設計原則。

1.2 認真貫徹公路設計新理念提出的“六個堅持，六個樹立”的公路勘察設計新理念，重視橋梁結構安全性設計，充分考慮橋梁的耐久性設計。

1.3 橋位選擇在服從路線總體走向的基礎上，將路線布置與橋梁方案有機地結合起來，路橋綜合考慮；同時加強工程地質勘察，認真分析各種不利工程地質狀況。

1.4 橋梁、涵洞的設置結合平縱設計、地形地貌以及當地生活、生產的需要，以盡量不改變現有山區河流自然狀態、不降低原有溝渠使用功能，充分考慮山區溝渠泄洪、灌溉的需要為原則。橋梁的設置兼考慮兩側通行條件的需要，做到一橋多用。

1.5 由于山區存在交通不便、進場條件差等客觀原因，故選用技術成熟，施工快速簡便的橋型方案，在造價合理的情況下，盡量選用結構整體性好，高速行車安全性好，承載潛力大，后期維護工作量少、費用低的橋梁結構形式。

1.6 結構設計充分考慮構件的“可檢測、可維護、可更換”。

1.7 橋上護欄采用鋼筋混凝土護欄。

1.8 本項目全線沒有通航河流，橋梁孔徑盡量采用標準跨徑，橋梁布孔均能滿足山區泄洪要求。為避免橋臺與橋頭路基沉降差引起的橋頭跳車，所有主線橋梁均設置橋頭搭板，橋頭搭板寬與行車道同寬，搭板長度視臺后填土高度及地質情況確定，一般情況下臺后填土高度<4m的采用5m搭板，臺后填土高度≥4m的采用8m搭板。

1.9 涵洞與路基同寬，主要結構形式依據地質、地形條件確定。由于山區匯水流量較大且有一定的漂流物，為了方便后期的維護、清理，一般采用鋼筋混凝土蓋板涵，少量灌溉溝渠采用鋼筋混凝土圓管涵。涵洞進出口形式依據涵位處橫斷面確定，主要采用八字墻、一字墻、邊溝跌井等形式。

2 橋梁耐久性設計及措施

根據“耐久適用”的要求，考慮“便于養護”因素，橋涵設計加強了提高結構的耐久性的措施，體現“節約型交通”和“可持續發展”的設計原則。本項目橋涵設計主要從以下幾方面對結構的耐久性加強了設計。

2.1 構件本身的耐久性

上部結構選用剛度大、耐久性好的預應力混凝土簡支T梁；高橋墩采用圓柱式墩。

2.2 應用高性能混凝土

對于橋梁盡可能采用高性能混凝土。在混凝土整體強度提高的同時，密實度增加，混凝土自身抗滲性提高，從而可大大提高混凝土的耐久性。

2.3 增加混凝土保護層厚度

本項目橋梁構件的保護層被適當加厚，以延緩因混凝土碳化而引起的鋼筋銹蝕，從而使結構的耐久性得到加強。

2.4 構件的可維修、可更換性

橋面鋪裝按三層結構設置，增加橋面的防排水性能，避免橋面水引起鋼筋銹蝕。

2.5 樁基的耐久性設計

山區河流沖刷大，導致部分樁基樁頂露出水面，出現樁基混凝土破損、剝落和鋼筋外露、銹蝕等病害（見圖1）。

圖1 樁基沖刷病害

為了避免此類病害，在樁頂設置鋼護筒（見圖2），防止沖刷帶來的病害，提高樁基耐久性。

圖2 樁基防護示意圖

2.6 附屬構造的耐久性及可更換性設計

對于附屬構造在橋梁運營過程中容易出現勞損、破壞的部分，充分考慮物件的耐久性和可更換性，降低養護費用，簡化養護程序。如對全線橋梁的支座墊石進行了加高，墊石最小高度均大于10cm，為后期支座的更換預留了操作空間；對伸縮縫的型鋼及構造型式進行了適當優化，便于構件的更換及維護。

3 橋梁抗震設計情況

根據中國地震烈度區劃圖，本項目位于基本烈度小于Ⅵ度的地區，沿線地震動峰值加速度值＜0.05g，根據《公路橋梁抗震設計細則》（JTG／T B02—01—2008）的要求，全線橋梁提高一個等級設防。

3.1 橋位選擇

注重橋位的工程地質、水文地質和歷史震害情況的現場調查和勘察工作，在服從路線的總體要求下，盡量選擇坡度較緩路段，避開河床內基巖具有傾向河槽的構造軟弱面被深切河槽所切割的地段。

3.2 簡支梁梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣距離

對于簡支梁橋，簡支梁梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣保持一定的距離。其最小值a（cm）按下式計算：a≥70＋0.5L。其中，L表示梁的計算跨徑（m）。

3.3 上部結構抗震措施

沿線所有簡支橋梁墩臺均設有擋塊，以防止梁體橫向產生較大的位移；簡支結構橋梁梁板間設置抗震錨栓連接防止縱橫向落梁；簡支結構梁與梁之間設置用于緩沖的橡膠墊；梁與墩臺側面設置用于緩沖的橡膠墊。

3.4 下部結構抗震措施

根據抗震要求對橋梁墩臺柱身、樁基的螺旋箍筋進行了加粗、加密；對于樁長大于7m的，在樁頂增設一道系梁；重視對砂土、亞砂土地層墩臺基礎的設計；確保結構尺寸的合理性。

4 橋梁水文計算

根據沿線有關部門提供的水文資料，結合外業勘測調查成果，綜合該地區地形、氣候、水文特點，沿線橋梁水文計算采用形態法與逕流法相比較結合的方法。

4.1 沿線地形、工程地質與橋涵結構物類型選擇關系

本項目地處長江南岸平原與皖南山區交界帶以及皖南低山丘陵區，地勢總的趨勢是南高北低，中部為丘陵區，南、北部為山間盆地地區。由于路線經過地區跨越大量的山區溪溝和水位較高的河流，因而崩岸及洪水災害應當考慮。對于全線一系列山區存在崩岸現象河流的橋梁進行護岸防護，采用C20混凝土砌筑防護墻或護坡保護河岸的沖刷、崩塌等。

總體來說，沿線地質情況總體較好，對公路建設較為有利。對于地基承載力較大路段，橋梁下部結構多采用重力式擴大基礎；地基承載力較小或橫向地形變化較大的路段，其橋梁下部結構則采用灌注樁基礎。

涵洞結構類型的選用在滿足流量需要的情況下，一般采用造價低、施工方便的鋼筋混凝土圓管涵，其余涵洞則根據設計流量采用2～4m的鋼筋混凝土蓋板涵。

4.2 中小橋涵結構類型的選擇及孔徑確定的依據

中小橋涵孔徑的確定主要依據：匯水面積、流量、溝渠性質及斷面尺寸、設計流量及河道規劃等綜合考慮確定。在凈空高度滿足要求，且不過多增大造價的情況下，部分小橋適當增大孔徑，兼過人、機通道作用，以使通道布設利于縱坡設計，降低路基填土高和工程造價。

5 混凝土空心板橋

中小橋涵盡量采用相同結構形式，以利施工。對于20m及20m以下跨徑的簡支橋梁，國內大多采用預應力混凝土空心板橋，其具有上部建筑高度低、預制施工簡單、易實現標準化和工廠施工、造價低、吊裝容易等優點，因此被公路工程廣泛采用。隨著公路建設的推進，此類結構受到材料技術、施工工藝等因素的制約，長期以來工程病害十分突出，管養費用居高不下，難以滿足交通建設持續、健康發展需要，主要病害有：

a）支座脫空；

b）內模上浮造成頂板過薄；

c）預制空心板之間沿鉸縫開裂、剝落；

d）墩頂連續處出現橫向裂縫；

e）橋面伸縮縫發生破壞。

對于單跨≤20m的橋梁，已經廣泛采用低高度密肋式小T梁，其具備吊裝重量最輕、無內模、施工便利、支座不易脫空、橫向連接好等諸多優點。

6 密肋式T梁與傳統T梁的比較

6.1 密肋式T梁與傳統T梁相比，其矩形斷面比“馬蹄”形斷面施工簡單，混凝土澆筑質量易控制；單片梁較輕，山區施工吊裝較方便。

6.2 密肋式T梁與傳統T梁相比，其梁高較矮，預應力鋼束沿梁肋中心線布置，不易發生側彎等現象。

6.3 將密肋式T梁和傳統T梁材料用量進行分析對比，分析對象取單幅橋寬8.5m，標準跨徑為20m，低高度密肋式T梁單幅為6片，傳統T梁單幅為4片。經計算20m跨徑傳統的T梁比低高度密肋式T梁單跨造價低約2.2萬元。

6.4 綜上所述，雖然密肋式T梁較傳統T梁造價相對稍高，但從施工方便、結構安全、全線統一結構形式等各方面綜合考慮，本項目橋梁上部推薦使用低密肋式T梁。

7 結語

山區旅游道路橋梁考慮“因地制宜、就地取材、便于施工和養護”等因素，橋涵設計需提高結構的耐久性，加強抗震設計，根據橋涵水文計算合理確定橋涵孔徑，橋梁結構選擇施工方便、后期病害少的密肋式T梁。

通過對橋梁結構安全進行細致考慮和精心設計，可以大大降低后期運營的安全隱患。

[1]JTG D60—2004，公路橋涵設計通用規范[S].

[2]JTG/T B05—2004，公路項目安全性評價指南[S].

[3]JTG H11—2004，公路橋涵養護規范[S].

[4]中國公路學會.交通工程手冊[M].北京：人民交通出版社，1998.