寧夏地區(qū)高速公路橋梁設計體會

蔣 勇

寧夏公路勘察設計院有限責任公司，寧夏銀川 750001

隨著國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的深入實施，以及“六盤山集中連片特困地區(qū)扶貧開發(fā)”工作的啟動，經(jīng)濟社會的發(fā)展對寧夏地區(qū)交通基礎設施體系提出了更高的要求。S305線黑城至海原段公路、G344線青石嘴至涇源段公路、G309線固原至西吉公路等高速公路均已通車運行，標志著寧夏高速公路建設趨于完善，實現(xiàn)了縣縣通高速的目標。文中結(jié)合以上項目設計經(jīng)歷，分析贅述了寧夏地區(qū)高速公路橋梁設計體會。

1 橋梁總體設計原則

（1）橋梁設計按照安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟和美觀的原則。一般大、中、小橋橋位平面線形服從路線總體布設需要，既要滿足路線線形要求，控制工程造價，還要重視橋體美觀，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。

（2）跨越排灌河流、溝渠的橋梁，做到滿足河流順暢排、灌需要，當橋梁與水流方向斜交且水中設墩時，適當加大橋梁跨徑，以滿足排洪要求。具有排洪功能的河流，防汛通道可改移至大堤以外，以降低縱斷面，減短橋長。

（3）對于跨越匯水沖溝的橋梁，橋梁長度由設計水位、設計洪峰流量和臺后填土高度綜合確定。

（4）通過對橋梁方案和高填土方案的技術經(jīng)濟比較，路橋分界高度原則上控制在8.0m左右，部分橋梁根據(jù)橋臺處地形，充分考慮橋臺穩(wěn)定性，高度小于8m或者橋臺放置路基挖方段；支線上跨橋、匝道橋及地質(zhì)條件較好的地段路橋分界高度可適當提高。

（5）對于道路交叉橋梁，要充分考慮被交叉道路等級、使用功能公路以及遠景發(fā)展規(guī)劃。交叉橋梁可按照主線上跨或主線下穿兩種形式，需根據(jù)橋梁所處地形、地物、周圍環(huán)境等因素選擇合理的交叉型式。

（6）若路線順沿河溝走向布設，為了加強道路整體穩(wěn)定性以及確保河溝流水通暢，需要設置順水橋梁。

（7）橋梁布置應盡量減少結(jié)構(gòu)型式和跨徑種類，以方便標準化施工，縮短施工周期，降低工程造價。

（8）跨越人工溝渠的橋梁以不打亂現(xiàn)有排灌系統(tǒng)為原則，必要時合理合并?？缭椒侨斯锨臉蛄喊凑盏匦?、排水、匯水面積等因素設置。橋梁的設置盡可能考慮兩側(cè)通行條件的需要，盡可能做到一橋多用。

2 橋梁布孔原則

（1）橋梁布孔應滿足通行和泄洪的要求。對于有泄洪功能的河流，應征求水利部門的意見。

（2）對于跨越道路的橋梁，需明確道路等級、遠期規(guī)劃、日常行駛交通量、道路使用功能等，并積極聽取當?shù)卣敖还懿块T的意見或建議，以確定橋梁孔徑和橋下凈高。其中，跨越國家干線公路、高速公路的橋梁，其跨越凈空滿足規(guī)劃斷面要求；對于跨越四車道高速公路且沒有拓寬規(guī)劃的橋梁，橋跨原則上按六車道凈寬預留。

（3）跨越深溝的橋梁，當橋梁墩身較高時，考慮高跨比例及上下部結(jié)構(gòu)造價，一般選用較大跨徑的橋梁，以減少橋墩數(shù)量并達到協(xié)調(diào)美觀的效果。

（4）跨越排灌溝渠的橋梁，根據(jù)溝渠斷面尺寸、使用功能、設計水位等資料，孔跨布設需滿足溝渠輸水要求，并將設計方案上報水利主管部門審查。

3 橋型結(jié)構(gòu)的選擇

（1）橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇按照安全、耐久、經(jīng)濟、美觀的原則，結(jié)合路線線形、地形地質(zhì)、材料來源、周圍環(huán)境等條件綜合考慮。

（2）根據(jù)交通運輸部及自治區(qū)交通運輸廳下發(fā)相關技術文件要求，為了便于施工、控制造價及后期運營養(yǎng)護，橋梁設計中應盡量成熟化、標準化結(jié)構(gòu)。

（3）根據(jù)寧夏已建和在建工程項目的設計和施工經(jīng)驗，當跨徑L＜20m 時，采用先簡支后橋面連續(xù)空心板（后張空心板）；當跨徑 20m≤L≤40m 時，采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)（裝配式連續(xù)T梁或箱梁）。

（4）互通區(qū)內(nèi)橋梁，從結(jié)構(gòu)美觀和外型尺寸統(tǒng)一的角度出發(fā)，當曲線半徑較小時宜采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。

4 橋梁上部結(jié)構(gòu)的選擇

（1）為節(jié)省投資和便于橋梁施工的裝配化、標準化，根據(jù)路線所處地形地質(zhì)條件，橋梁形式一般采用《公路橋涵設計通用規(guī)范》規(guī)定的橋涵標準化跨徑，互通內(nèi)橋梁及其他特殊橋梁可采用非標準化跨徑。

（2）原則上，墩高H≥30m時，特大、大橋上部結(jié)構(gòu)宜采用跨徑40m的預應力混凝土連續(xù)T梁方案；墩高30m＞H＞12m時，大、中橋上部結(jié)構(gòu)宜采用跨徑30m的預應力混凝土連續(xù)T梁方案；墩高H≤12m時，大、中橋上部結(jié)構(gòu)宜采用20m跨徑預應力混凝土T梁。

（3）小橋及跨越縣道、鄉(xiāng)道的通道橋一般采用13m和16m跨徑的預應力混凝土空心板。

5 橋梁下部結(jié)構(gòu)及基礎的選擇

（1）原則上，當墩高H≥25m時，宜采用薄壁墩或空心墩；當墩高H＜25m時宜采用柱式橋墩。

（2）橋臺形式根據(jù)臺后填土高度確定，當填土高度≥5m時宜采用肋板式橋臺，當填土高度＜5m時宜采用柱式橋臺。

（3）根據(jù)沿線地層地質(zhì)條件，墩臺基礎優(yōu)先采用鉆孔樁基礎。地質(zhì)較好時，可考慮采用擴大基礎。

6 橋梁抗震設計

根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》，寧夏地區(qū)地震動峰值加速度為0.05～0.4g，因此橋梁應盡量選用結(jié)構(gòu)連續(xù)的上部結(jié)構(gòu)，并采取有效的抗震措施。為保證橋梁結(jié)構(gòu)達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防目標，可采取以下抗震設防措施：

（1）使用防落梁裝置。在非連續(xù)墩的梁與梁之間、梁與橋臺之間增設防落梁裝置，限制梁間產(chǎn)生過大的相對位移，防止落梁。

（2）加裝橡膠塊。在非連續(xù)墩的梁與梁之間和梁與橋臺之間粘貼橡膠墊塊，以緩和地震發(fā)生時的沖擊作用。

（3）所有橋梁均設置抗震擋塊或抗震錨栓。在現(xiàn)澆箱梁橫梁底面設置擋塊，嵌入墩柱內(nèi)（外）側(cè)，防止落梁。

（4）加大橋墩蓋梁尺寸。簡支梁梁端距墩臺邊緣距離滿足規(guī)范要求。

（5）橋墩設置橫向聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，高度大于7m的柱式橋墩設置柱頂橫系梁。

（6）加強墩柱、樁基塑性區(qū)的箍筋配置。墩柱潛在塑性鉸區(qū)域應設箍筋加密段，箍筋加密段長度、箍筋間距、箍筋直徑、箍筋配筋率等按《公路橋梁抗震設計細則》JTG/T B02-01-2008第8節(jié)延性構(gòu)造細節(jié)設計執(zhí)行。

針對抗震設防8度區(qū)，還應加強抗震設防設計和計算，并做到以下幾條：（1）按反應譜法計算外力，按靜力學法對墩臺身進行縱、橫向的強度、變形驗算；（2）對能力保護構(gòu)件（橋墩抗剪、基礎強度、支座水平位移）進行驗算；（3）橋梁應盡量減少聯(lián)長；（4）墩柱宜作為延性構(gòu)造構(gòu)件設計，其抗剪強度宜按能力保護原則設計；（5）墩柱底部區(qū)域及端部區(qū)域為塑性鉸區(qū)域，應具有足夠的塑性變形能力；（6）加強鋼筋構(gòu)造細節(jié)設計。

7 橋梁耐久性設計

提高橋梁耐久性、防止鋼筋銹蝕的主要設計及措施如下：

（1）嚴格按交通部頒《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 3362—2018）9.1.1條執(zhí)行，按照項目所處的環(huán)境類別，確定混凝土的水灰比、水泥用量、強度等級、氯離子含量和堿含量滿足設計規(guī)范的基本要求。

（2）使鋼筋具有足夠的保護層厚度。當?shù)叵滤哂懈g性時，需根據(jù)水質(zhì)分析報告，對樁基、承臺、系梁等埋入地下的結(jié)構(gòu)增加混凝土保護層厚度，提高鋼筋抗銹蝕能力，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。（3）混凝土最低強度等級采用C30，如遇腐蝕性水土，應根據(jù)腐蝕性強弱程度，采用普通硅酸鹽水泥混凝土或抗硫酸鹽水泥混凝土，并提高混凝土的強度等級。（4）若要提高混凝土耐久性，則必須降低混凝土的孔隙率，致使混凝土不出現(xiàn)有害裂縫，保證施工質(zhì)量，從而能夠抵抗水分和侵蝕性介質(zhì)的滲入。（5）加大結(jié)構(gòu)尺寸，提高橋梁耐久性；增加普通鋼筋用量，提高橋梁抗裂能力。（6）加強橋梁防排水設計，保證橋面鋪裝耐久性，在橋面現(xiàn)澆混凝土和瀝青混合料之間設置防水層，同時排出橋面下滲水。（7）按《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術規(guī)范》JTG/T B07-01-2006要求，選用合適的混凝土強度等級和配合比，提高混凝土材料本身的耐久性。（8）增加支座支承總高度，方便支座的檢修、更換。

8 設計體會

結(jié)合多個工程項目的特點，在總結(jié)寧夏公路工程建設中的經(jīng)驗教訓基礎上，著重分析改進教訓、吸收成功的經(jīng)驗，強調(diào)深化細化設計，以進一步降低工程規(guī)模，提高工程質(zhì)量。本次對寧夏公路橋梁設計過程中的原則問題進行了總結(jié)，以供同行在設計工作中參考。