九洞天大橋方案比選

高麗 任庭飛

摘要：貴州山區地形地貌及地質條件復雜，采用橋梁跨越峽谷地形需要綜合考慮多方面的因素。本文重點介紹九洞天大橋主橋的設計方案，即鋼筋混凝土箱型拱橋方案、預應力混凝土剛構橋方案、裝配式預應力混凝土T梁方案。分別從適應地形、環境影響、方案實施難度、工程造價及外觀造型進行全方面的綜合比選，得出鋼筋混凝土箱型拱橋方案為最佳方案。

關鍵詞：橋梁工程;方案比選;鋼筋混凝土箱型拱;中承式鋼管混凝土拱;預應力混凝土剛構橋;裝配式預應力混凝土T梁

1 概況

擬建的S530納雍縣梯子巖至化作公路改擴建工程是規劃省道及畢節市干線公路規劃建設項目庫S530的重要一段。省道S530是貴州省省道網絡規劃（2012-2030）“6橫、7縱、8聯”中“8聯”重要的組成部分。

本項目起點位于納雍縣與納雍縣交界處的六廣河納雍縣境內，順接擬建省道S530納雍縣鼎新至梯子巖公路改擴建工程，跨六廣河設置九洞天大橋。項目起點樁號K0+000，終點與杭瑞高速九洞天收費站匝道平交，順接擬建的G246化作鄉段，終點樁號K9+687.532，實際實施里程9.688km。

2 主要技術標準[2]

（1）汽車荷載等級：公路—Ⅰ級;人群荷載：2.5KN/m2

（2）橋面寬度：2.0m（人行道）+12.0m（車行道）+2.0m（人行道），橋面全寬16m。

（3）橋面縱坡：0.03%（雙向）

（4）橋面橫坡：2%

（5）設計洪水位：1222.5m（1/100）

（6）地震動加速度峰值：0.05g

（7）橋梁設計基準期：100年

（8）設計安全等級：一級

（9）設計使用年限：100年

（10）橋梁所在道路等級：二級;設計時速：40km/h

3 橋型方案簡介

3.1 方案一：主橋鋼筋混凝土箱型拱橋

（1）橋型結構及孔跨布置。主跨結構形式為凈跨徑145m鋼筋混凝土箱型無鉸拱，引橋上部結構為16m鋼筋混凝土現澆空心板。橋跨布置為（2×16+156+2×16）m，橋梁全長225.50m。

（2）上部構造。主拱圈凈跨徑為145m，凈矢高為29.0m，矢跨比為1/5，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數m=1.988。主拱圈為單箱三室結構，高度為2.5m，寬為13.65形式外，其余立柱橫向為四柱。

拱上行車道板為13m鋼筋混凝土現澆實心板。橋面采用橋面連續，結構簡支的形式。

（3）下部構造。0、5號橋臺為重力式U型橋臺，樁基礎，引橋橋墩采用柱式墩、樁基礎，拱座基礎為明挖擴大基礎，置于中風化基巖上。拱座開挖后邊坡采用掛網噴漿護坡，拱座處采用同級混凝土原槽灌滿。

3.2 方案二：預應力混凝土剛構橋方案

主橋起點樁號為K0+261.0，終點樁號：K0+503.0，全長242m;橋梁上部構造為3跨預應力混凝土連續剛構，孔跨為60+110+60m。

（1）上部構造設計。①箱梁梁段劃分。為適應掛籃逐段懸臂澆筑的施工工藝，全橋箱梁共分為58個施工單元。0號梁段長1100cm，在墩頂預埋的支承托架上或承臺上設置現澆支架施工;懸臂澆注梁段12對，1～12號梁段長400cm。邊跨現澆段，在落地支架上現澆施工，共計2個梁段。邊跨現澆段長438cm。合龍段長200cm。在合龍吊架上現澆施工。②箱梁高度變化。0號梁段邊腹板高度為680cm，合龍段和邊跨現澆梁段邊腹板高度均為250cm，其余1～12號梁段從680cm變化至250cm，其下緣按1.8次拋物線漸變。箱梁底板厚度亦按1.8次拋物線漸變。③箱梁構造及主要尺寸。箱梁為單箱單室斷面，頂板寬1600cm，底板寬750cm。箱梁頂板最小厚度28cm，腹板厚度80～100cm，底板厚度160～35cm;邊跨現澆段頂、底板加厚至160cm，腹板加厚至100cm;墩頂的0號梁段腹板厚度80cm，頂板厚度50cm，底板厚度140cm。全橋共設6道橫隔板。0號梁段設2道厚度為120cm的橫隔板;邊跨現澆段端部各設1道厚度為140cm的橫隔板。各橫隔板均設孔洞以方便施工并兼作營運養護的檢查通道。④預應力設計。箱梁采用三向預應力混凝土結構。縱向及橫向配置標準強度為1860MPa的低松弛Φs15.2（7Φs5）mm預應力鋼絞線;橫向預應力筋錨具采用OVM.BM15-3（張拉端）和OVM.BM15-3P（錨固端），預應力管道采用預埋SBG塑料波紋管，真空輔助灌漿。豎向配置直徑為JL32mm的精軋螺紋預應力鋼筋，其標準強度為785MPa，豎向預應力筋錨具采用JLM-32型錨具;0號梁段橫隔板布置豎向預應力筋下端固定，上端張拉，固定端向下伸入墩身6～10m。[3]

（2）下部構造設計。①橋臺。兩岸橋臺均采用重力式U型橋臺，基礎均采用擴大基礎，要求嵌入完整中風化基巖中，基巖的容許承載力不小于1MPa。兩側橋臺均設置搭板，以滿足由路基至橋梁的剛度漸變。②橋墩。1、2號橋墩（主墩）為實體雙肢薄壁墩身，1號橋墩墩身高度為55m，2號橋墩墩身高度也為30m，墩身與0號梁段固結。橋墩基礎均采用9根直徑200cm的鉆孔灌注樁基礎，承臺厚度為4.0m。橋墩要求樁基嵌入完整中風化泥巖不少于6m，樁端巖石的飽和單軸抗壓強度標準值frk≥15MPa。

3.3 方案三：主橋裝配式預應力混凝土T梁

（1）橋型結構及孔跨布置。橋梁上部結構為40m裝配式預應力混凝土連續T梁，橋梁全長248.0m。

（2）上部構造。主橋上部主梁為40m裝配式預應力鋼筋混凝土簡支T梁，T梁梁高250cm，T梁橫向中距為229.2cm，全橋橫向共7片T梁，中梁上翼緣板預制寬度為170cm，邊梁上翼緣板預制寬度為197.5cm，上翼緣板厚度20cm，腹板厚度20cm（支點附近加厚為60cm），T型梁之間設59.2cm濕接縫，支點、跨中等處設上厚度為20cm，下厚度為18cm的橫隔板，全橋共21道。引橋上部為16m鋼筋混凝土現澆空心板，空心板梁高85cm，頂、底板厚度12cm，支點處加厚為20cm，腹板厚度28cm，上翼緣板厚度25cm，根部厚度42cm，寬度由16m漸變至185m，根據實際寬度調整翼緣板長度。

（3）下部構造。橋臺：兩岸橋臺均為重力式U型橋臺，樁基礎。基礎標高可根據開挖情適當調整，但要求樁基嵌入中風化基巖不小于5m，巖石飽和單軸抗壓強度標準值不小于150MPa，基礎開挖后須經設計人員驗基合格后方可澆筑基礎砼。主橋橋墩：方形、圓形截面柱式墩，樁基礎。

4 橋型方案綜合比選

三種橋型方案均能滿足施工功能的要求，但在方案實施、工程造價和外觀造型行方案存在差異。[1]

4.1 方案實施

方案一主橋采用斜爬掛籃施工，施工有成熟經驗，技術安全可靠。方案二采用掛籃懸臂澆筑，施工有成熟經驗，技術安全可靠。方案三采用預制吊裝施工，施工有成熟經驗，技術安全可靠。

4.2 工程造價

主橋各方案造價（建安費）比較

方案

跨徑布置（m）

建安費（萬元）

方案一

2×16+145+2×16

4252

方案二

60+110+60

5034

方案三

6×40

3174

經工程造價（建安費—）比較，方案三最低，方案二最高，方案一次之。

4.3 外觀造型

三個方案在外觀上各有特色：方案一結構簡潔，造型美觀，與九洞天風景名勝區旅游開發相適應，一跨跨越山谷，對環境影響小。方案二結構簡潔，線條流暢，山谷設墩，景觀性較差，與九洞天風景區不相協調。方案三由于跨徑小存在水下施工橋墩，且下部結構較多，景觀性較差。

4.4 比較結果

綜上所述，結合項目地形地貌、經濟、景區開發及主管部門的意見，方案一鋼筋混凝土箱拱作為推薦線K的推薦橋型方案。

5 結語

九洞天大橋作為公路橋梁并兼顧旅游開發的功能，在方案設計時，將橋梁實施方案、經濟性、美觀性有機統一起來，運營養護簡單。對同一類型的項目有一定的借鑒作用。[4]

參考文獻：

[1]周念先.橋梁方案比選[M].上海：同濟大學出版社，1992.

[2]范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2008.

[3]公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG 3362—2018）.

[4]陳永沁.雅亮大橋橋型方案比選[J].交通科技，2005，6.