淺談公路中小跨徑橋梁方案設計

周金霞

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

橋梁方案設計是橋梁設計時設計者對橋梁總體方案構思的過程，也是設計者創意的起點。方案設計融入了設計者對橋梁力學、結構、美學、造價以及施工方案、建設條件的總體考慮，也融入了設計者對橋梁的理解和闡述。好的方案設計往往造就獨特的、與眾不同的橋梁建筑。因此，橋梁方案設計值得引起每個橋梁設計人員的重視和關注。

中小跨徑橋梁在公路橋梁中占的比例很大，一般采用通用性強的結構形式。如何做好小跨徑橋梁的方案設計，使其顯示出不同于一般橋梁的特有品質，筆者結合多年從事公路橋梁設計的心得和體會，提出以下一些想法，供同行們參考。

統一性和靈活性是在公路中小跨徑橋梁方案設計中應著重考慮和把握的原則。所謂統一性，是指設計者在同一座橋梁的各個部分或同一路段的多座橋梁進行方案設計時，針對橋梁的某些特性進行統一掌控，形成共性，如橋梁的安全度、耐久性、美學特點、施工方案等。統一性的把控，一方面可以通過嚴格執行設計規范得到體現；另一方面，設計者應該結合橋梁的特點，在橋梁的結構選型、安全儲備控制、施工方案選擇等方面盡量考慮相同或相近，便于施工單位和業主施工管理和質量控制。所謂靈活性，是指設計者在考慮設計方案時，應根據橋梁的地形、地質、水文條件、路線線形等因素靈活處理，避開不利于橋梁建設和使用的因素，賦予橋梁更好的性能和使用效果。

統一性要求在橋梁的結構選型方面主要體現在同一施工合同段的橋梁盡量選用相同或相似的跨徑、結構類型，便于橋梁在施工中模板和施工設備、機具的周轉利用，降低生產成本，同時也便于施工場地的統一安排和施工質量的統一控制。

統一性要求在安全度方面表現在同一座橋梁各個部件應該具有相近的安全儲備，還表現在同一路段每座橋梁安全儲備的統一以及每個設計者對設計安全度掌控程度的統一，這樣做可以使同一座橋梁的各個部件和同一路段每座橋梁都能承擔相近的車輛荷載，避免由于某個構件或某座橋梁承載能力較低使整座橋或整條道路的通過能力受到制約，形成明顯的短板效應。設計人員在使用標準圖或通用圖時，應盡量采用同一套圖集及配套的設計圖紙，便于安全度的統一把控。目前使用的部頒通用設計圖中，既包含全預應力的裝配式預應力混凝土連續T梁，也有部分預應力的裝配式預應力混凝土連續小箱梁，在同一座橋梁或同一路段的不同橋梁設計時，一定要注意避免兩種結構的混用造成橋梁在安全儲備上的差異。再如日常設計中，設計者往往在樁長計算的結果上再增加一定的安全長度，由于每個設計者取值的習慣不同，造成不同橋梁樁基長度的安全儲備不一致，形成結構安全度的差異。因此，在方案設計階段，對安全度的統一性要求是非常必要的。

靈活性是在方案設計階段應該掌握的另一個要素，靈活的橋梁設計方案，不僅可以更好地適應地形、地質以及路線線形，還可以形成更好的景觀特色，降低設計和施工的難度。在中小跨徑橋梁方案設計時，靈活性往往表現在布跨分聯、結構形式和施工方案確定等方面。

為更好地說明靈活性在方案設計中的重要性，筆者選擇兩座橋梁的方案設計進行介紹。

1 興縣蔚汾河橋

圖1 興縣蔚汾河橋平面布置（單位：cm）

興縣蔚汾河橋位于山西省興縣縣城附近，連接縣城蔚汾北路和省道忻黑線，是興縣縣城和外界交通的重要通道。橋位處蔚汾河河道寬約82 m，兩岸為新修的混凝土堤壩，河道規整。該處河道較為狹窄，洪水較大時易溢出河道，歷史上曾出現過縣城受淹的情況。

1.1 該橋方案設計階段，主要考慮因素

a）該橋投資規模較小，施工單位實力較弱，應選擇施工簡單、方便的設計方案。

b）該橋連接縣城蔚汾北路和忻黑線，橋梁兩端應考慮加寬以便于車輛轉彎。

c）河道狹窄，除橋墩外，不宜再壓占河道。由于橋位處河道寬僅為82 m，若采用4-20 m或5-16 m布孔方案，橋臺位置正好位于堤壩處，不僅需要破壞現有堤壩，臺前護坡還會嚴重壓占河道。通過對3個因素的綜合考慮，最終采用了（14+3×20+14）m布孔方案，中間3×20 m采用裝配式連續梁，兩端采用跨徑14 m的現澆鋼筋混凝土變寬簡支箱梁（見圖1）。

1.2 該方案優點

a）裝配式連續梁施工方便、簡單，質量容易把握，可在枯水期利用現有河道進行預制。

b）橋臺采用柱式橋臺，位置位于河道兩側堤壩后，由堤壩承擔臺后土壓力，不設臺前護坡，避免擠占河道。

c）現澆鋼筋混凝土簡支箱梁施工簡單，對技術水平要求不高，便于加寬滿足車輛轉彎需要。該方案靈活采用了裝配式連續梁與現澆鋼筋混凝土變寬簡支箱梁組合的設計方案，同時滿足了三方面的要求，經濟性也很好，收到事半功倍的效果。

2 坪頭互通連接線跨線橋

圖2 坪頭互通連接線跨線橋橋型布置(單位：m)

坪頭互通連接線跨線橋位于臨縣至離石高速公路坪頭互通附近，橋梁跨越臨離高速公路和溝谷，橋梁位置位于S形平曲線上，橋梁兩端平曲線曲率半徑較小。

該橋兼顧跨越高速公路和山間溝谷，且地形變化很大。為方便施工，本橋在方案設計階段統一考慮采用裝配式預應力混凝土小箱梁上部結構。按照常規布跨習慣，該橋采用8×30 m，按兩聯進行布跨是比較穩妥的，除4號墩處開挖較大外，其余各墩施工均非常方便，不需進行大的開挖。但這樣布跨會產生幾個問題，一是上部結構采用先簡支后連續施工方式，受橋梁兩端小半徑平曲線影響，1號、7號墩頂處縱向濕接頭張口呈梯形，兩側張口相差很大，不利于縱向濕接頭的有效連接，同時因施工需要，1號、7號橋墩蓋梁必須采用足夠的寬度，以滿足主梁臨時支座布置，造成很大浪費；二是前后兩聯端部均位于小半徑平曲線內，受車輛行駛徑向力的作用，可能造成主梁上部整體橫向推移。因此，經過認真考慮，我們采用了（25+3×30+3×30+25）m的跨徑組合，橋梁前后兩端各采用了一孔25 m簡支跨、中間部分采用兩聯3×30 m的布跨方式（見圖2）。這樣布跨的好處在于：a）小半徑平曲線內采用簡支布跨，避免了1號、7號墩頂處濕接頭施工難度大和不能保證濕接頭有效連接的弊病；b）小半徑平曲線行車產生的徑向水平力僅由簡支跨承擔，不會影響其他各跨；c）橋梁長度縮短了10 m，降低了造價。由于25 m簡支跨采用和30 m跨相同的斷面形式和梁高，施工時可采用相同的模板，不會給施工帶來額外的投入。

通過以上兩個實例我們可以體會到，在方案設計階段采用靈活的布跨方式，不僅可以使橋梁方案與路線線形、地形、地質情況更加符合，還可以從根本上避免施工中可能出現的困難，使橋梁在后期運營時的結構受力更加合理。

統一性和靈活性是我們在橋梁方案設計階段需要把握的兩個重要因素，統一性要求我們在橋梁方案設計時有整體的概念，不能顧此失彼；靈活性則要求我們在方案設計時要顧及每一座橋的具體特點，在滿足統一性要求、不違背力學基本原則的前提下靈活處理問題，使橋梁結構更加合理，經濟性更好，功能更加完善。兩者相輔相成，互不矛盾。

方案設計是橋梁設計的核心，是設計者對項目進行總體思考的過程。不僅需要具備扎實的理論功底，也要求設計者具有靈活處理問題的能力。中小跨徑橋梁作為公路橋梁中數量最大的部分，上部結構采用標準化設計和通用設計較多，但每一座橋梁所處的位置不同，地形、地質條件千差萬別，各有特點，不可能用統一的模式進行設計。這就要求設計者必須仔細研究每座橋梁的具體情況，方案設計階段既把握統一性的原則，又能根據各自的具體情況采取不同的思路，將自己的理念融入每一座橋梁的設計中。只有這樣，才能造就出為人稱道的設計作品。