高速公路常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)分析

楊振祥，張忠文(江西省贛南公路勘察設(shè)計(jì)院,江西 贛州341000)

高速公路常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)分析

楊振祥，張忠文
(江西省贛南公路勘察設(shè)計(jì)院,江西 贛州341000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通事業(yè)也取得了一定的發(fā)展，在快節(jié)奏的今天，人們對(duì)于高速公路建設(shè)的重視力度越來(lái)越大，怎樣去做好公路工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，這是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點(diǎn)。論文將高速公路常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)作為切入點(diǎn)，分析其在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要重視的問(wèn)題，以供同行參考。

高速；公路；橋梁；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.016

1　引言

常規(guī)橋型，是高速公路建設(shè)過(guò)程中比較常見(jiàn)的一種橋型，占據(jù)橋型的首要位置的應(yīng)當(dāng)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化橋型與裝配化橋型。而橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目的安全性，造價(jià)等方面都有著重要的影響。本文綜合作者實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，分析了常規(guī)橋梁設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題。

2　設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

2.1完善前期考察工作

在高速公路橋梁設(shè)計(jì)之前，要做好各種資料的整理完善工作。當(dāng)處于條件允許的環(huán)境下，設(shè)計(jì)人員需要到現(xiàn)場(chǎng)考察。由于高速公路橋梁的設(shè)計(jì)與施工，受到實(shí)際地形與地貌等方面的影響，故而在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，不能馬虎大意，否則一旦出現(xiàn)問(wèn)題將導(dǎo)致很?chē)?yán)重的后果。

2.2采用靈活的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)

高速公路的施工場(chǎng)地往往是以山區(qū)為主，因此與地面的高低變化是有一定關(guān)聯(lián)，材料與機(jī)械在運(yùn)輸過(guò)程中也會(huì)受到地形的影響，另外，施工也會(huì)受到來(lái)自各方面環(huán)境條件的干擾，因此，在開(kāi)展施工計(jì)劃階段中，要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行[1]。

3　橋梁設(shè)計(jì)的原則

3.1一般原則

在進(jìn)行高速公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)選跨度直徑比較寬的橋梁，并且會(huì)選取預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁以及鋼筋梁等連續(xù)構(gòu)件，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，初步確定橋位后，設(shè)計(jì)人員需要綜合地理位置、施工環(huán)境、地質(zhì)特征等因素，選擇橋梁建造類(lèi)型。在這個(gè)過(guò)程中需要遵循的原則有如下幾點(diǎn)：

1）相關(guān)基數(shù)必須符合橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，然后再對(duì)橋梁的本身進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建。需要重視橋墩與橋跨之間的比例問(wèn)題，需要控制好橋梁與周?chē)h(huán)境形成良好的協(xié)調(diào)狀態(tài)。

2）在滿足成本控制的前提下，做好橋梁設(shè)計(jì)的合理構(gòu)造，測(cè)量行駛速度以及橋梁承載力。滿足這些條件之后，再選擇施工工藝。在施工過(guò)程中需要保證施工標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而保證工程項(xiàng)目有序開(kāi)展。

3.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

設(shè)計(jì)原則遵循的是由上至下的設(shè)計(jì)方式，在此過(guò)程中，需要重視主梁、伸縮縫、搭板等各個(gè)方面的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，另外下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要重視橋墩、橋臺(tái)等方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

4　上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通常情況下，預(yù)制先張預(yù)應(yīng)力空心板、后張預(yù)應(yīng)力空心板和其他配件是組成橋梁上部結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)建。在主線位置、立交匝道上區(qū)域位置以及3孔以上或者是橋長(zhǎng)度大于40m的橋梁中，在適應(yīng)T梁或是小梁結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行支撐，在支撐完成后再進(jìn)行上部連續(xù)構(gòu)件的構(gòu)造。

橋梁的上部結(jié)構(gòu)使用預(yù)制先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，把橋面連接在一起是也是一個(gè)非常有效的舉措。通常情況下，空心板邊緣最大的限度距離小于0.75cm,假如橋面加寬，板翼也需要隨著加寬，加寬的距離可以大于0.75cm,隨著距離加寬，鋼筋的數(shù)量也需要加大，特別是在板翼相互連接的位置必須重點(diǎn)增加鋼筋數(shù)量。與此同時(shí)，在橋面加寬的過(guò)程中，板的數(shù)量也會(huì)變多，因此需要針對(duì)實(shí)際情況選擇鋪設(shè)方法，采用從內(nèi)到外的方式進(jìn)行鋪設(shè)，所有的板塊都需要一致對(duì)外，并且鋪設(shè)的板塊材料采用的都是空心板，在鋪設(shè)過(guò)程中需要合理控制寬度，改變橋?qū)挄r(shí)不能影響到縫寬。

另一方面，在連續(xù)箱梁建設(shè)過(guò)程中，梁高采用的是等截面連續(xù)梁進(jìn)行操作，其規(guī)格為：L/15m～L/25m；變截面連續(xù)箱梁為中墩支點(diǎn)L/15m～L/25m，跨中或邊支點(diǎn)L/25m～L/40m；同時(shí)，需要充分考慮箱梁中模板的構(gòu)造要求，其中連續(xù)箱梁中的小高粱不能小于1.3m。連續(xù)箱梁翼緣臂長(zhǎng)度不能小于3m，當(dāng)小于2.5m以上，就需要設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋；懸臂翼緣板尺寸一般情況下大于3m，需要特別重視板下緣處各方面鋼筋的比例，箱梁翼的邊沿懸臂邊厚不能低于14cm，懸臂邊厚為18cm。把懸臂分成5份或7份，其懸臂頭部厚可取懸臂5份或7份之中的1份寬作為厚度。連續(xù)箱梁頂、底板厚度：這兩部分的厚度及板跨越平面距離的比例要大于1:30，總厚度要超過(guò)20cm。要考慮普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋和保護(hù)層的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，得出在原材料不使用鋼筋的時(shí)候，要小于250mm。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁箱梁端橫隔梁頭0.2m以內(nèi)的橫梁鋼筋長(zhǎng)度不大于1.6cm[2，3]。

此外，橋通道上部結(jié)構(gòu)，其采用的是現(xiàn)澆實(shí)心板。橫橋需要向板端設(shè)置翼緣，其長(zhǎng)度的設(shè)置需要結(jié)合實(shí)際的情況而定。如果橋梁自身的橋臺(tái)高度超過(guò)了6m，那么在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以將其設(shè)計(jì)成暗橋，暗橋混凝土的攪板可以使用型號(hào)為C30的混凝土進(jìn)行施工。

5　下方構(gòu)架設(shè)計(jì)

5.1橋墩設(shè)計(jì)

相對(duì)于普通的結(jié)構(gòu)橋梁而言，一般使用柱式墩身上蓋梁的框架式體系比較合適。當(dāng)橋梁的斜角度小于20毅時(shí)，可以采用雙柱橋墩；當(dāng)其角度大于20毅時(shí)，則采用3柱式橋墩。

5.2橋臺(tái)設(shè)計(jì)

一般情況下，比較常用的橋臺(tái)有：重力式U型、樁柱型以及肋板式臺(tái)型。其中重力式U型臺(tái)型使用最為廣泛。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——墩臺(tái)與基礎(chǔ)(第二版)》臺(tái)型設(shè)計(jì)規(guī)定，該臺(tái)型適用于填土范圍在4～10m范圍。基于此，其高度控制需要維持在10m最為理想[4]。

橫向陡坡與縱向陡坡是橋梁的主要特征，在設(shè)計(jì)階段，為了能夠充分利用地形，需控制開(kāi)挖力度，節(jié)約挖方量。以樁柱式橋臺(tái)為例，其自身具有強(qiáng)度不高、受力性差等缺點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，臺(tái)后的填土范圍需要控制在5m之內(nèi)，不能填土過(guò)高，聯(lián)長(zhǎng)的距離應(yīng)控制在150m之內(nèi)。對(duì)于以上幾種橋臺(tái)而言，埋置式橋臺(tái)使用的方位更加廣泛，其填土的高度能夠結(jié)合實(shí)際情況而定，但是一般情況下填土的高度往往在12m內(nèi)即可[5]。

5.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與要點(diǎn)

一般情況下，在完成上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后就需要進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而無(wú)論對(duì)于哪種結(jié)構(gòu)物而言，它的設(shè)計(jì)必須充分考慮到地基的情況。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要全面掌握橋梁結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識(shí)，深入了解各種地形地貌特征。一般情況下，高速公路的橋梁基本上處在山區(qū)，其地理位置與地貌呈現(xiàn)多樣化，對(duì)橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，再加上地質(zhì)中有黃土、凍土等惡劣地質(zhì)條件存在，這些影響因素在一定程度上給基礎(chǔ)設(shè)計(jì)增加復(fù)雜性。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要將環(huán)保理念作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原則，在設(shè)計(jì)中盡量避免對(duì)環(huán)境的破壞，需要因地制宜地選擇優(yōu)良的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。

鉆孔基礎(chǔ)與擴(kuò)大基礎(chǔ)是高速公路橋梁中的基礎(chǔ)方式：

1）樁基礎(chǔ)，需要在滿足公路橋梁的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的響應(yīng)指標(biāo)之內(nèi)，還需要在陡坡的安全距離中設(shè)定深度大于3倍的樁徑。另外，位置處于熔巖地區(qū)中，樁徑的穿透形式則采用穿透熔洞的方式。

2）擴(kuò)大基礎(chǔ)，在滿足抗滑移與抗傾斜的基礎(chǔ)上，需要明確其承受能力以及埋置方面的相關(guān)要求。對(duì)于基礎(chǔ)的安全，在基礎(chǔ)邊緣中5m的距離是適當(dāng)?shù)木嚯x，一般情況下不能低于這個(gè)距離。

6　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，作為一個(gè)合格的設(shè)計(jì)人員需要不斷地豐富自我的專業(yè)知識(shí)以及實(shí)踐理論知識(shí)，需要做好各種橋梁設(shè)計(jì)研究工作，并對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)方案提出合理建議，從而保證高速公路設(shè)計(jì)具備可行性。

【1】陶真林，曾誠(chéng).單箱單室寬箱梁空間受力分析[J].公路與汽運(yùn)，2008(3)：156-158.

【2】李旭，林晶，虞建成.連續(xù)寬箱梁橋活載正應(yīng)力增大系數(shù)研究[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）：35-39.

【3】曹海順，洪國(guó)治.寬箱梁荷載橫向分布的探討[J].結(jié)構(gòu)工程師，2005（2）：39-42.

【4】陸光閭，曹中銀，等.城市高架弧形底寬箱梁橋橫向效應(yīng)分析[J]．中國(guó)市政工程，2004（4）：17-20.

【5】葉益軍，王銀輝，陳旭丹，等.偏心荷載作用下多室寬箱梁彎扭特性分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，42(2)：1-4.

Designand Analysisof HighwayConventionalStructure Bridge

YANG Zhen-xiang,ZHANG Zhong-wen
（JiangxiGannanHighwaySurveyandDesign Institute,Ganzhou341000，China）

W ith thecontinuousdevelopmentoftheeconomyofourcountry,theconstructionof transportationhasalsobeenacertain degreeofdevelopment,today in the fastpaceofdevelopment,people forhighway constructionefforts to theattentionmoreandmore. How to do a good job in the part of road engineering project design,this is also the industry to pay close attention to a problem.The conventionalstructuredesignofExpressway Bridgeas thepointof tangency,analyzestheproblemsin thedesign processneeds to pay attention to the,tocolleaguesforreference.

highspeed;highway;bridge；structure;design;analysis

U442.5

A

1007-9467（2016）11-0063-03

楊振詳（1984～），男，江西大余人，工程師，從事公路橋梁設(shè)計(jì)與研究。

2016-04-21