某特大橋初步設計方案比選探討

唐準準++譚科

摘要：特大橋施工難度大，需要考慮的因素多，前期設計工作十分重要。文章結合實際工程，對重慶某高速公路特大橋初步設計橋型方案的比選進行了分析，最后確定選用橋型方案一，為同類橋梁初步設計提供一些經驗，有利于工程的順利開展。

關鍵詞：特大橋梁；連續剛構；斜拉橋；方案比選

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0031-02

1 概述

擬建某高速公路特大橋位于重慶市黔江區黑溪鎮黑溪溝攔門洞和龍舌頭區域的兩條溪（河）溝交匯處，順黑溪溝溝谷延伸，橫跨黑溪河谷。起點橋臺處于黑溪溝溝谷北東側丘陵突出的山嘴上，終點橋臺處于黑溪河南側的丘陵近頂部位。橋位區包含構造剝蝕侵蝕低山丘陵峽谷深溝地貌和構造剝蝕侵蝕低山斜坡地貌兩個地貌

單元。

2 橋型方案比選

2.1 方案設計

某高速公路特大橋主橋跨越一寬坦“V”形溝谷，兩岸地勢較平緩，路線與谷底最大高差達98m。

方案設計結合橋位處地形、地質和場地條件等特點，考慮工程的安全性、經濟性、施工可行性及景觀性，特擬以下兩個橋型方案進行比選。

橋型方案一：主橋上部采用（80+150+80）m懸澆預應力混凝土連續剛構，石柱側左幅引橋為24×30m（右幅為26×30m）、黔江側引橋為2×30m預制裝配式預應力混凝土連續（或剛構）T梁，下部結構主墩采用雙肢薄壁墩，承臺采用單幅橋分離式，基礎采用群樁基礎；過渡墩采用圓柱墩、樁基礎。引橋橋墩采用雙圓柱墩、空心薄壁墩、樁基礎，橋墩形式控制在3種以內。

橋型方案二：主橋為單塔雙索面2跨斜拉橋，引橋為先簡支后結構連續T梁標準結構，全橋長1144m。

大橋采用（146+200）m單塔雙索面鋼筋混凝土斜拉橋，引橋采用26-30m預應力混凝土T梁，全橋長1144m。斜拉橋主梁采用鋼筋混凝土雙肋式斷面，為預應力混凝土結構，高度2.50m，寬度27.5m，采用懸臂澆筑。拉索采用（151～211）Ф7高強鋼絲，錨具采用LZM7系列錨具。主塔為H型橋塔，箱形截面，設置上下兩道橫梁，采用群樁基礎。

引橋橋墩采用雙圓柱墩，樁基礎。起點橋臺為重力式橋臺，明挖擴大基礎；終點橋臺采用U型橋臺，基礎為承臺樁基礎。

2.2 結構設計

方案一：主橋為（80+150+80）m懸澆預應力混凝土連續剛構箱梁，半幅箱梁頂板寬12.0m、底板寬6.5m，懸臂翼緣長2.75m，單箱單室結構。箱梁根部梁高9.0m，跨中梁高3.5m，箱梁根部底板厚1.0m，跨中底板厚0.32m，箱梁高度按1.5次拋物線變化，箱梁底板厚度按2次拋物線變化。箱梁頂板厚0.25m，腹板厚度由跨中0.5m分段加厚到0.6m和0.7m。主橋上部構造按全預應力混凝土設計，采用三向預應力。主墩采用雙肢等截面薄壁墩，27、28號主墩分別高44m、40m，橫橋向墩寬6.5m，單肢墩厚為2.0m，雙肢間凈距為6.0m，縱橋向雙肢間加設一道系梁，承臺左右幅分離式，橫橋向寬12.2m，縱橋向寬15.0m，厚5m，樁基礎采用8根直徑為2.5m的群樁基礎。

方案二：主橋橋跨布置為146m+200m，主橋共長346m。

大橋采用（146+200）m單塔雙索面鋼筋混凝土斜拉橋，引橋采用26～30m預應力混凝土T梁，全橋長1144m。主梁采用鋼筋混凝土雙肋式斷面，采用懸臂澆筑。拉索采用（151～211）Ф7高強鋼絲，錨具采用LZM7系列錨具。主塔為H型橋塔，箱形截面，設置上下兩道橫梁，采用群樁基礎。

（1）索塔。主塔采用H型橋塔，箱形截面，主塔塔柱下橫梁以上順橋向6.5m，橫橋向4.0m。中橫梁以下為變截面，至承臺頂面尺寸變化為10.0×7.0m。下橫梁以上塔柱高度98.5m，以下45m。索塔上塔柱錨固區采用U型環向預應力鋼束布置，塔柱橫梁均采用預應力混凝土構造。主塔承臺尺寸29.0×12.0m，厚度5.0m。主塔采用承臺群樁基礎，承臺下設置18根直徑2m嵌巖樁，采用挖孔成孔。

上橫梁為550×500cm空心箱形截面，壁厚80cm。

下橫梁為550×600cm空心箱形截面，壁厚80cm。

上塔柱錨固區預應力鋼束采用U型預應力的錨固

方式。

（2）主梁。主梁采用C50鋼筋混凝土雙肋式斷面，為預應力混凝土結構，高度2.50m，寬度27.5m，采用懸臂澆筑。主梁在右主跨每7m為一標準節段，共25段，且每段按間隔3.5m設置2道橫隔板，隔板厚度0.4m；在左邊跨為10個7m標準節段和15個4m標準節段，橫隔板間距分別為3.5m、4m；主梁縱梁為實心結構，高度2.22m，寬度1.75m；橋面板厚度0.25m。

（3）斜拉索。斜拉索布置為扇形，平行雙索面，單索面為26根，全橋104根。

考慮工期及工程造價等因素后采用F7鍍鋅平行鋼絲體系作為本橋的斜拉索方案。

Φ7鍍鋅平行鋼絲標準強度fPK=1670MPa，每根斜拉索設置減振裝置2套，起到阻尼作用。斜拉索采用PE

防護。

（4）主要材料及預應力體系。索塔采用C50混凝土，交界墩蓋梁和墩身采用C30混凝土，索塔、交界墩的承臺、樁基均采用C30混凝土。

索塔預應力鋼束采用“U”型布置的Φs15.2鋼絞線，SBG塑料波紋管，真空輔助灌漿法施工。

兩個方案引橋上部構造均采用30m預制裝配式預應力混凝土T梁，先簡支后結構連續體系。橋墩采用雙圓柱墩且墩柱類型控制在3種以內，基礎為鉆孔樁基礎。橋臺采用U型臺、明挖擴大基礎及樁基礎。

2.3 結構分析要點

方案一為懸澆預應力混凝土連續剛構，主橋結構總體計算采用橋梁結構計算綜合程序“橋梁博士”建立縱橋向平面桿系模型，根據橋梁施工的工藝流程，對橋梁在施工和運營各階級進行截面內力、應力和位移的計算，考慮荷載主要有施工荷載、自重恒載、汽車活載、預應力、混凝土收縮、徐變、支座強迫位移、溫度荷載及縱向風力等。計算結果根據規范進行最不利組合并進行承載能力、正常使用極限狀態抗裂及撓度、短暫狀況和持久狀況應力驗算。

2.4 施工方案

方案一主橋上部構造采用掛籃懸澆逐段施工，橋墩施工完成后，搭設支架澆筑0號塊，待主梁強度及彈模達到設計值的95%以后張拉預應力鋼束，爾后在已施工主梁上安裝掛藍并進行充分預壓，逐段懸澆箱梁節段，每一節段的施工包括掛藍前移、澆筑混凝土及張拉預應力鋼束三項內容。主橋箱梁采用先邊跨后中跨的順序合攏，邊跨現澆段及合攏段采用過渡墩旁設置托架現澆施工，中跨合攏梁段采用吊架施工。

方案二主塔基礎采用人工挖孔樁，承臺為大體積混凝土，采用設置冷卻管等措施控制施工溫度。塔柱設置勁性骨架以定位模板、鋼筋，塔柱采用爬模施工。索塔橫梁及塔柱錨固段設置預應力鋼束，采用兩端雙控張拉。斜拉橋主梁采用掛籃懸臂澆筑，各節段在達到設計強度后張拉相應預應力鋼束和精軋螺紋鋼筋，同時安裝對應編號拉索。

待主梁合攏，各預應力鋼束、鋼筋張拉完畢，安裝好全部拉索，即可進行主橋橋面系施工。待二期恒載加載完畢，對主橋各拉索索力進行最后調整，完成大橋

施工。

兩個方案引橋上部構造主梁均采用預制吊裝法施工，先簡支后結構連續。預應力混凝土T梁就近預制，預制場可設于兩岸橋頭附近路基段。

下部構造可采用常規方法施工，但高橋墩施工時應嚴格做好施工控制。樁基施工可采用人工挖孔或機械鉆孔施工；橋墩采用滑模或爬模法施工。

3 結語

本橋初步設計對連續剛構橋方案和斜拉橋方案進行比較，兩方案設計和施工技術均較成熟、適用性恰當、耐久性較好、后期養護工作量均較小、景觀效果及與周圍環境協調性均相當。但方案二造價較高，施工精度要求高，施工難度相對較大，造價相對較高，工期較長，適用耐久，后期養護工作量較大。綜合以上因素，本次初步設計推薦橋型方案一。

作者簡介：唐準準（1982-），女，重慶人，重慶市交通規劃勘察設計院工程師；譚科（1978-），男，重慶人，重慶市交通規劃勘察設計院高級工程師，

碩士。endprint