淺談中小跨徑橋梁選型設計

姚 蘭，李 斯

(1.北京中路匯技術咨詢有限公司;2.中交路橋技術有限公司)

1 橋型方案擬定原則

橋型方案確定之前，需要綜合考慮現場因素和施工技術條件，先根據路線平面線性，確定橋位，橋下凈空標準等，在這些因素確定之后，橋型的方案可以被確定。橋型方案的確定需考慮選址區域的自然條件和人為因素，自然條件包括地質，水文因素，人為因素包括施工條件，景觀協調性和工程造價等因素，具體有一下幾點。

(1)橋型的選定要綜合考慮施工現場的自然因素，尤其是水文因素和地質條件，同時滿足不阻礙河流上的航運，不對當地環境造成重大破壞的要求，使其符合總體設計要求。

(2)因地制宜，選擇能夠匹配橋位所處地形特點的橋型，優先選擇施工方法簡單并且經濟實用的橋型，在一般情況下，能選擇簡單橋型的，不選擇結構復雜的橋型。

(3)選定橋型對應的施工方案應綜合考慮現場實際問題，如施工場地的布置能否滿足施工方案，建筑材料能否定時定量運輸到現場，是否能節省征地拆遷的費用等。

(4)如果在風景區架設橋梁，除滿足上述要求外，還應考慮景觀效果，與周邊風景融洽和諧。

2 各橋型結構特點

2.1 鋼筋混凝土板橋的結構特點

當橋梁跨徑在5～20 m范圍內時，特別是小于8 m的橋梁(涵洞)，鋼筋混凝土板橋是這個跨徑范圍內橋梁比較常用的橋型。板橋的結構由作為下部結構的橋墩和橋臺，以及搭在橋墩橋臺之上的鋼筋混凝土板構成。

當橋梁跨徑在8 m以下時，往往使用實心矩形板作為橋面板;當跨徑為6～13 m時，混凝土空心板是較為常用的橋梁類型;一些跨徑在8 m以上的橋梁也會使用預應力空心板。

鋼筋混凝土板橋有如下特點。

(1)構造簡單，易于建造。采用鋼筋混凝土實心矩形板制造小跨徑的橋梁，施工難度較小，施工技術成熟，能夠適應各種情況下以及復雜形狀橋梁的要求。

(2)板橋與其他橋型相比較，橋梁的上部結構(橋跨部分)建筑高度小，在縮短引道長度的同時可以有效的降低橋面高度，同時，當橋下需要一定通航高度及通航寬度時，適合建造板橋。

(3)若不采取預應力技術，則包括實心板、空心板在內的各種型式的板橋內部的拉應力在橋面混凝土板底部邊緣會普遍偏大。當長時間承受荷載時，橋面板會因為較大拉應力的存在而出現裂縫，最終使橋面板開裂，從而降低混凝土板橋的使用壽命。而采用預應力混凝土橋面板，則會使工藝變得更為復雜，采用的技術要求更高、造價也會上升。

2.2 鋼筋混凝土梁橋的結構特點

當橋梁跨徑在16 m以上時，梁橋是應用最多的橋梁類型，當跨徑在20～35 m時，一般采用裝配式預應力混凝土小箱梁，跨徑在35～50 m時，采用裝配式預應力混凝土T梁。

鋼筋混凝土梁橋的材料簡單，可以做到就地取材，施工階段工業化程度高，加上鋼筋混凝土梁橋具有較好的整體性，耐久性，能夠適應各種不同的地形環境條件，加上其造型美觀，使得鋼筋混凝土梁橋種類較多，有較廣的應用范圍，已建成橋梁中鋼筋混凝土梁橋的數量也較大。

由于混凝土材料的抗拉強度較小，自重大，使得鋼筋混凝土材料存在著自重較大，跨越能力較低，結構抗裂性能較差，修補困難的缺點。此外，就地澆筑施工的鋼筋混凝土梁橋施工階段采用的支架和模板會損耗大量木材，且有著較長的施工工期，因此，鋼筋混凝土梁橋大部分被應用在中小跨徑的橋梁工程中，一般情況下用在20 m跨徑左右的橋梁中。

在實際工程中，應用更為普遍的是采用了預應力技術的預應力梁橋，預應力混凝土梁橋存在著其他一些特點。

(1)由于采用了預應力技術，延緩了混凝土的開裂，因此高強材料可以應用在預應力混凝土中，使構件截面尺寸得以減小，荷載得以降低，從而增大了跨越能力。

(2)預應力混凝土梁橋與鋼筋混凝土梁橋相比，能夠有效的節省30% 左右的鋼材，而且隨著跨徑的越大鋼材的節省量越多，從而降低了造價

(3)預應力技術使得混凝土裂縫的出現得到推遲，使得截面能夠整體參與受力，因此其截面剛度大于通常的鋼筋混凝土梁，可顯著減小梁的建筑高度、增大跨徑。另外，預應力技術可以使得梁橋的裂縫得以消除，結構的耐久性得以提高。

3 橋梁上部結構選型

橋梁上部結構應采用標準化、預制裝配化結構，其形式及跨徑的選擇，應本著提高施工速度，簡化施工難度，降低工程造價的目的，根據地形、地質、水文條件以及橋墩高度，選取合適的橋梁方案，原則上常規橋梁跨徑在6～13 m采用鋼筋混凝土空心板，跨徑13～16 m采用預應力混凝土空心板，L=20～35 m采用裝配式預應力混凝土小箱梁，L=30～50 m采用裝配式預應力混凝土T梁。

下面選取常用的幾種標準跨徑進行不同橋型之間的比較。

(1)20 m跨徑

20 m跨徑橋梁上部結構比較，見表2。

表2 20 m跨徑不同結構比較

早期的低等級公路中，較少采用T梁，而板寬1 m和1.24 m的空心板應用較多。近年來，寬幅式空心板和組合小箱梁被更多的應用在實際中，擁有明顯優于其他結構的經濟技術指標，且施工工藝成熟，施工技術簡單。因此，寬幅式空心板或組合小箱梁較適合被應用在跨徑20 m的橋梁上部結構中。

(2)25 m跨徑

該跨徑上部結構主要應用在互通立交匝道橋，此時，預應力混凝土T梁在滿足設計要求的前提下，其施工難度與材料要求均小于箱梁和空心板。

(3)30 m跨徑

通過比較組合小箱梁或預應力混凝土T梁方案，在30 m跨徑的條件下，兩種橋型在經濟指標和施工難度上各有優缺點，在設計中應根據實際情況、施工工藝等，綜合比較后確定使用這兩種方案中的一種。目前的橋梁工程中，這兩種橋型都被大范圍的采用。

(4)不同標準跨徑經濟指標比較

跨徑20～40 m梁(板)橋，普通鋼筋混凝土橋的上部構造一般采取先簡支后連續的施工方法，預應力梁橋通常采用后張法。

就上部構造而言，施工中所用的材料數量在總體上隨著跨徑的增加而增大，從而帶來工程造價的上漲。因此在實際工程中，如何在滿足設計要求的情況下選取橋型方案，必須同時結合包括下部構造的材料指標在內的全橋的材料指標以及與此密切相關的工程造價因素，以及施工工藝、施工水平與條件等因素綜合考慮。

4 總結

橋梁結構方案的擬定，要考慮經濟技術指標，施工技術條件，地形地質條件，并借鑒以往設計中的成功經驗，綜合比較后之后才能決定，因此在設計中，特別是初步設計中，通過以上橋型的數理分析，一般情況下在設計文件中可直接根據跨徑選擇橋型，無需再對有關橋梁進行橋型方案比較。

(1)當跨徑為20 m時，寬幅式空心板和組合小箱梁由于其施工工藝得到改進，與其他結構相比，其經濟技術指標更好。因此一般情況下，在跨徑為20 m時，上部結構推薦采用寬幅式空心板或組合小箱梁。

(2)當跨徑為25 m時，預應力混凝土T梁在滿足設計要求的前提下，其施工難度與材料要求均小于箱梁和空心板，因此在25 m跨徑時，預應力混凝土T梁是橋梁的上部結構類型中較好的一種結構類型。

(3)當跨徑為30 m時，預應力T梁和組合小箱梁相比，各種指標比較相近，各類橋型在結構上皆有優缺點，目前的工程中均有采用，在設計中應綜合比較后確定使用這兩種方案中的一種。

［1］辛法，李銀榜.淺談中小跨徑公路橋梁結構設計［J］.山西交通科技，2011，(2):41-43.

［2］黎立新，何智勇，尚峰.山區高速公路常規橋梁選型設計［J］.公路，2005，(8):46-52.

［3］韓鳳英.梁橋的一般特點和主要類型［J］.黑龍江交通科技，2011，(8):156.