橋梁縱斷面的設(shè)計分析

■吉亞祥 ■江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇 南京 210003

1 確定橋梁的總跨徑

橋梁總跨徑的計算大多數(shù)是普通的水文計算。它的計算原則有:規(guī)定的橋梁使用年限里，能夠做到洪水能順利進行排水;河流中出現(xiàn)的冰塊和船、木筏可以安全通過;不能因為對河床的過度縮小而導(dǎo)致河道、河岸變遷不便，不能淹沒農(nóng)地，屋子及城市和其它公共設(shè)施等。對橋來說，要避免過度縮短渠道，為河床帶來不好的影響。

有一些特殊情況可以減少建設(shè)費用，在不超過規(guī)定的沖刷系數(shù)情況下，適度的加大橋下的沖刷，這樣來減少橋梁的總跨長。比如，有深埋條件的橋梁是可以經(jīng)受住強度大點的沖刷的，這樣可以縮短總跨徑;而那些處在地勢低平地區(qū)的寬闊河流，流動速度緩慢，河流上物品少，在這種地區(qū)進行壓縮橋梁時需要仔細的測量，并考慮河流周邊的田地，建筑群會不會受到影響。

2 橋梁的分孔

當(dāng)橋的長度過長時，就應(yīng)該對橋梁結(jié)構(gòu)進行分孔，對于孔的直徑大小的確定需要考慮周全，因為它對橋的質(zhì)量和操作難度都會造成一定的影響，更會對橋的整體造價造成影響。比如，選擇大直徑的孔，這樣孔的數(shù)量少了，墩臺的成本也就低了，但是橋梁的上部分的成本卻會增高;選擇小直徑的孔，孔的數(shù)量就多了，上部分的成本降低了，但是墩臺的成本卻是增加了。所以，一般哪種方式經(jīng)濟就選擇哪種，但是不管是哪一種分孔方式都要滿足以下要求:(1)有船只通過的河流在分孔的時候就要考慮到船只能否穿過。在設(shè)計通航孔時，要考慮那個流域通行最方便。而變遷性河流，則需要考察實際情況，酌情多分幾個孔;(2)地勢低平，流域?qū)拸V的河流，往往只需要在主河道上設(shè)計大一些的通航孔，兩邊就只需按成本最低方式分孔;(3)那些處在山區(qū)，地勢險峻，水流湍急的河流，在建造橋梁時需要擴大橋梁的跨徑，以減少在橋梁中間設(shè)置墩臺。最好是橋梁中間不設(shè)墩臺，直接使用單孔;(4)使用多孔橋連續(xù)系統(tǒng)，要考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)力特性，以便側(cè)孔和中孔跨距中彎矩幾乎相等，并合理確定相鄰跨之間的比例;(5)如果河流中出現(xiàn)了類似溶洞這樣的危險地形，在分孔的時候可以考慮避開，加大橋梁的跨徑;(6)還需要根據(jù)施工隊伍的實際能力來選擇跨徑，一定要具備與之相符的施工技術(shù)和設(shè)備;(7)建造在城市里的橋梁在施工時，還需要考慮周邊環(huán)境，綜合多方面因素選擇最合適的分孔方式。

總的來說，分孔是一件非常繁瑣的事，需要考慮的問題有很多，要進行各種分析比較后，選擇一個最佳方案。

3 橋面標(biāo)高的確定

跨河大橋的橋梁道路標(biāo)高要考慮排水和通航，跨線橋應(yīng)該保證橋下的交通安全。在平原地區(qū)的橋梁，橋路海拔高程大幅提高往往伴隨著大橋引道堤土方工程。在城市橋梁的建設(shè)過程中，太高的橋會對城市美觀造成不利影響，而交叉或高架橋不可避免地會導(dǎo)致成本增加。所以這些因素都要考慮到，來確定最佳的橋高。

(1)為了確保橋下的水間隙，梁橋的底部比相應(yīng)的設(shè)計洪水水位最少高0．5米，最高水位0．75;支持底座應(yīng)該高于設(shè)計洪水位最少0．25米，高于最高洪水位最少0．50米，如果軸承部分有阻隔水的圍欄時，就可以不用考慮這些。如果可流里有冰塊或其他物品漂浮，那么橋間隙應(yīng)根據(jù)具體實際情況決定。有淤積河床的河流，間隙需要適當(dāng)提高。不用通航的河流，橋間隙最小值可見表1;沒有壓力涵洞的設(shè)計洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)水平可見表2。

表1 非通航河流橋下最小凈空

表2 無壓力式涵洞內(nèi)頂點至最高流水面的凈高

(2)如果河流允許通航及通行木筏，那么橋梁的通航孔就需要考慮橋下的通航安全，這時，孔的高度就要高于規(guī)定的通航高度。孔的最小凈空應(yīng)滿足《通航海輪橋梁通航標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ311-1997)和《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》(GB50139-2004)。

(3)橋梁要跨越鐵路或公路時，那么高度就要高于規(guī)定的車輛凈空高度。在這種橋梁的設(shè)計過程中，不僅要考慮橋下的通行安全要求，還要考慮橋下車輛在駕駛時的視線有沒有被阻擋，能否清晰觀察道路信息。

橋梁的高度確定以后，就可以根據(jù)橋兩端的地形條件來進行下一步設(shè)計:縱斷面的設(shè)計。常見的是設(shè)計成有坡度的橋梁，這樣的不僅實用美觀且利于橋面的排水。

4 縱坡

一般的大型或者中型橋，都會從橋的中間向橋的兩端做成坡度，這樣子可以方便排水。如果橋面離地較高，那一般會設(shè)計成人字形的坡度。大型橋和中型橋的坡度不能大于4%。橋頭引道的坡度不能大于5%，橋梁處于交通要道時，橋上縱坡和橋頭引道縱坡度都不能大于3%。

5 基礎(chǔ)埋置深度

橋基的埋藏深度直接影響到橋的質(zhì)量與使用安全，深度的選擇要根據(jù)實際情況來決定，一般受到地質(zhì)、承受能力、橋梁結(jié)構(gòu)、水流情況、施工隊伍等條件的影響。

6 結(jié)語

在設(shè)計橋梁時需要遵守以下原則:經(jīng)濟、美觀實用、安全。在經(jīng)濟方面需要進行嚴格的分析和比較，選擇最經(jīng)濟的方式;在安全方面要考慮更多，橋梁的強度、穩(wěn)定性、耐用性都要注意，還要考慮到車流量的增長等方面。這樣面面俱到，最大限度的體現(xiàn)橋梁的使用價值。