某高速公路裝配式橋梁結構形式比選設計

張召輝、楊勇

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

1 工程概況

某高速公路位于平原區，主線設計速度為120km/h。其中，橋梁主要以常規高架橋為主，橋隧比占28%，橋梁寬度為16.5m（橋梁內外側均比路基寬度窄0.25m）[1]，結合該地區設計習慣，常用的上部結構形式為預應力混凝土T 梁、小箱梁（標準斷面見圖1、圖2），下部結構常用結構形式有圓柱墩、矩形墩、薄壁墩、小間距雙柱墩等，蓋梁常用形式為鋼筋混凝土蓋梁、預應力混凝土蓋梁。結合全線橋梁布置情況，橋梁墩高普遍在20m 以內，全線魚塘較多，部分場區軟土覆蓋層較厚，巖性以全風化、強風化、中風化花崗巖、砂巖、泥巖為主，巖溶不發育，橋墩臺均采用樁基形式，根據全線地勘資料，樁基以端承樁為主，樁基長度在25～35m 之間。

圖1 裝配式預應力混凝土小箱梁斷面示意圖（尺寸單位：mm）

圖2 裝配式預應力混凝土T 梁斷面示意圖（尺寸單位：mm）

2 上部結構形式經濟技術比選

結合該項目橋梁特點，橋墩平均高度為15m，結合相關設計經驗，適用該項目橋梁的上部結構跨徑為20m、25m，由于同樣路基寬度下，T 梁、小箱梁下部結構尺寸相當，造價基本無差異，現只對同樣長度下上部結構20m、25m 跨徑T 梁及小箱梁進行經濟技術比選。

2.1 20m 跨徑下裝配式預應力混凝土T 梁與裝配式預應力混凝土小箱梁對比

上部結構取5～20m（橋梁總跨徑長為100m）進行對比，不考慮上部橋面系，對比結果見表1，其中材料等單價取當地最新價格。

表1 20m 跨徑裝配式T 梁與小箱梁對比

通過表1 可以看到，同樣橋長下，20m 跨徑裝配式預應力混凝土T 梁比20m 裝配式預應力混凝土小箱梁每平方米造價高約10%左右。

2.2 25m 跨徑下裝配式預應力混凝土T 梁與裝配式預應力混凝土小箱梁對比

上部結構取5～25m 進行對比，不考慮上部橋面系，其中材料等單價取當地最新價格，對比結果見表2。

表2 25m 跨徑裝配式T 梁與小箱梁對比

通過表2 可以看到，在同樣橋長下，25m 跨徑裝配式預應力混凝土T 梁比25m 裝配式預應力混凝土小箱梁上部每平方米造價高約3%左右。

2.3 上部結構比選結果

根據20m、25m 跨徑小箱梁、T 梁比選結果，結合該項目實際情況，在同等跨徑下，T 梁雖然結構相對簡單，但是由于該項目位于平原區，橋下路網發達，且鄰近村鎮，T 梁景觀效果較差，且小箱梁造價較T 梁造價低，美觀性較好、抗扭能力較T 梁好[2]，因此在20m 及25m 跨徑下，該項目上部結構優先推薦采用裝配式小箱梁。

3 下部結構形式經濟技術比選

由于該項目主要位于平原區，結合當地設計習慣，常用的下部結構形式有方案一：單幅雙圓柱墩+鋼筋混凝土蓋梁（見圖3），方案二：單幅薄壁實體墩+預應力混凝土蓋梁（見圖4），方案三：整幅大懸臂蓋梁π 形墩（見圖5），對比過程見表3。

表3 下部結構比選設計表

圖3 單幅雙圓柱墩+鋼筋混凝土蓋梁（單位：cm）

圖4 單幅薄壁墩+預應力混凝土蓋梁（單位：cm）

圖5 整幅大懸臂蓋梁π 形墩（單位：cm）

通過表3 對比結果可以看到，由于該項目位于平原區，且墩高不高，根據地勘資料巖溶不發育，且距離城鎮較遠，下部結構對景觀效果要求不高，方案二雖然通透性好，但由于墩較矮，景觀性一般，且其一般適用于巖溶發育地區。方案三景觀性最好，且下部結構占地最少，但造價較高，且預應力蓋梁施工時需要搭設較多臨時支架，預應力張拉順序復雜，因此通過以上對比，該項目下部結構采用雙圓柱墩、樁基礎。

4 20m、25m 裝配式小箱梁經濟跨徑比選

根據本文對上、下部結構對比的結果，在20m、25m 跨徑下，上部結構推薦采用裝配式小箱梁，下部結構推薦采用雙圓柱墩、樁基礎，現結合全線地質情況對20m 及25m 跨徑小箱梁進行經濟技術比選，由于該條線樁基長度在25m～35m 之間，且以端承樁為主，上部結構橋長分別取5～20m，4～25m 來對比，下部樁基長度取30m，橋墩高度取15m 來進行對比，其中20m 跨徑下為4 排橋墩，25m 跨徑下為3 排橋墩，由于兩種跨徑下橋臺個數均為2 個，橋臺對造價結果無影響，對比結果見表4。

表4 20m、25m 小箱梁經濟跨徑對比（樁基長度取30m）

從表4 中可以看出，在橋長一致時，下部墩高取15m、樁基取30m 時，采用20m 跨徑小箱梁比25m 跨徑小箱梁每平方米造價高約3% 左右，因此推薦采用25m 小箱梁。

5 結論

通過以上對該高速公路上、下部裝配式結構進行技術經濟比選，可以得出以下結論：

其一，該高速公路上部常規結構采用25m 小箱梁、下部結構推薦采用雙圓柱墩、樁基礎的結構形式。

其二，在進行高速公路裝配式橋梁設計前，應結合全線地質、橋高等情況，對上、下部結構形式進行綜合經濟比選，這樣才能達到節約工程造價、縮短施工工期的目的。