鐵索橋改公路橋項目中橋梁設計要點分析

何弘、范安軍

（四川公路工程咨詢監理有限公司，四川成都 610000）

0 引言

近年來，四川省農村公路發展成效顯著，農村群眾出行難問題已基本解決。但受地形、地質條件和經濟社會發展基礎等影響，部分偏遠山區仍然存在依靠鐵索橋出行的現象。根據《四川省2021—2023 年農村鐵索橋改公路橋專項推進方案》，四川全省現有農村鐵索橋788 座，因群眾通行需求較大且無適宜繞行路線，故對存在安全隱患的176 座鐵索橋合并建設，改為171 座公路橋；對存在安全隱患的30 座鐵索橋，因無人通行予以拆除；對安全狀況良好且能滿足當前交通需求的582 座鐵索橋，加強管理和養護，以保障安全通行水平。“鐵索橋改公路橋”項目的建設給周圍的群眾帶來了無限希望，對提高當地人民群眾安全出行的條件，完善區域路網結構，改善當地現有交通狀況，促進地區經濟發展，有十分重要的意義[1]。為此，應科學、合理地對改造公路橋進行方案設計，并分析其中的設計要點，從而更好地改善人們的出行效率與質量。

1 主要技術標準

鑒于擬改造的農村鐵索橋連接道路大多為村組道路、機耕道等，道路多位于農村邊遠山區，交通流量小，既有道路等級多為等外公路，因此原則上新建橋梁按《小交通量農村公路工程技術標準》（JTG 2111—2019）中規定的四級公路（Ⅱ類）技術標準執行。

設計速度：15km/h；橋梁主體結構設計使用年限：單孔跨徑≥40m 時，不應低于100 年；單孔跨徑＜40m時，不應低于50 年；汽車荷載等級：公路-Ⅱ級；橋面凈寬：不應小于4.5m；設計洪水頻率：單孔跨徑≥150m時，為100 年一遇；單孔跨徑＜150m 時，為50 年一遇；其他技術標準：按現行《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60—2015）執行。

2 橋位選址原則

橋位選址應按以下幾項原則開展：

第一，充分重視橋位的安全性，在受條件限制而選取不利橋位時，必須采取防控措施并進行嚴格論證，充分重視橋梁的抗災能力，避讓滑坡、斷裂帶、危巖落石、泥石流等不良地災路段。

第二，應綜合考慮工程造價、施工條件、對周圍環境影響等因素做好橋位比選，橋位選取原則上以原老橋位為宜，部分困難地段新建橋位離原橋位不宜超過200m，以便周圍群眾生產、生活。

第三，選擇橋梁位置時，充分考慮當地的地質條件，確保各項資源得到合理分配，橋位布置應與水利、航運、鐵路、大型管道、電站、高壓電纜、重要通信線路等相關部門做好銜接[2]。

第四，應根據民眾出行及農村運輸實際需要做好橋頭引道路基銜接。

3 橋梁設計

3.1 橋型總體設計原則

第一，采用技術成熟、經濟性好、施工便捷的梁板橋，優先選擇標準跨徑預制梁，盡量采用20m、25m 兩種橋跨，其他標準橋跨可選用13m、16m、30m、40m。

第二，跨徑適中，盡量減少水中橋墩，同時考慮預制梁的運輸、架設條件。

第三，墩位盡量避開主河床，優先采用奇數橋跨，并盡量與河道正交。

第四，適當增加橋梁富余長度，盡量不要壓縮河道（河床斷面）。

第五，盡量采用等橋跨布設。

3.2 上部結構設計要點

對于該項目中小跨徑橋梁（主要指單孔最大跨徑≤40m 的橋梁），其上部結構的設計目前以預制拼裝為主，主要的上部結構形式有空心板梁、小箱梁和T 梁三種，部分地區采用現澆梁的結構形式[3]。上部結構選型綜合比較如表1 所示。

表1 上部結構選型綜合比較

綜合上述綜合比較，該項目橋寬5.5m，若采用T梁，主梁片數較多，濕接縫較窄，吊裝施工難度大且工程造價費用高，所以項目優先選用跨徑20m 和25m 小箱梁，大型吊裝設備進場困難時可選擇空心板；針對部分交通條件差、預制梁架設困難的橋位，選擇現澆梁，現澆梁優先采用箱形梁，跨徑較小時可采用現澆板。

3.3 下部結構設計要點

橋梁下部結構選擇應遵循以下原則：

第一，橋墩選型依據主要是橋墩高度、地震烈度（動峰值加速度）。

第二，橋墩選型重點是確保橋墩的穩定性、抗震安全性及抗風險能力。

第三，常用橋墩形式主要有圓柱式橋墩（一般適用高度在40m 以下），空心墩（一般適用高度在40～70m）。

第四，根據《公路工程抗震規范》（JTG B02—2013）第5—7 條，基本地震動峰值加速度大于或等于0.10g 的地區，不應采用獨柱式結構設計，應采用雙柱式或多柱式橋墩，并應加強橫向連接，保證橋墩的延性。下部結構選型比較如表2 所示。

表2 下部結構選型比較表

通過表2 中的選型比較，基于橋墩的穩定性、施工的便捷性、下部結構抗風險能力三個因素綜合考慮，該項目推薦采用雙（圓）柱墩+雙樁的下部結構形式。

根據該項目橋梁寬度（5.5m）和汽車荷載等級，雙（圓）柱墩+雙樁的下部結構尺寸建議值如表3 所示。

表3 雙（圓）柱墩結構尺寸一覽表

4 工程實例

4.1 工程概況

擬建橋梁位于樂山市夾江縣華頭鎮，原橋為鐵索橋，橋面寬度1.5m，全長60m，上跨稚川溪，橋面鋪裝為木板。原鐵索橋經過多年使用，僅為人行通過，車輛無法通行，道路服務水平無法滿足當前通行要求，橋位上游50m 處現有漫水路，汛期無法保證車輛通行且存在較大安全隱患。

4.2 地形地貌及水文

擬建橋梁上跨稚川溪，河道寬約35m，河溝谷深約6.2m，擬建橋位屬中丘河谷地貌，所跨河谷呈寬緩“U”字形，地面高程為450～467m，相對高差為17m。橋址橫坡較緩，自然坡度5～15°，坡面為坡殘積及沖洪積層零星覆蓋；縱坡局部較陡，特別是大樁號橋臺處，坡度約30°。

4.3 橋位

根據地方的意見，橋位選擇在滿足《四川省2021—2023 年農村鐵索橋改公路橋專項推進方案》要求的同時，立足全縣綜合交通運輸網絡的合理布局，實施鐵索橋改公路橋，解決鐵索橋兩岸的交通現狀，消除群眾的出行安全隱患，進而帶領當地群眾脫貧致富。通過對橋位地形地質、河槽寬度、水文、建設施工條件等綜合研究比較后確定，橋址距離原鐵索橋上游約60m位置，如圖1 所示。

圖1 橋位平面圖

4.4 橋跨、橋型

該橋橋梁平面位于直線上，縱斷面縱坡為2%，橋梁起止點可接當地公路。考慮橋位地形、地質、水文、河道寬度及施工便捷等因素，應盡量減少水中墩。同時考慮預制梁運輸、架設條件，該橋采用3～20m 預應力混凝土（后張）簡支小箱梁，橋長68.5m，橋墩采用柱式墩、樁基礎，0 號橋臺采用重力式橋臺、擴大基礎，3 號橋臺采用柱式臺、樁基礎。橋型布置如圖2所示。

圖2 橋型布置圖（單位：cm）

4.5 建設成果

在群眾眼中，171 座索改橋不僅便利了出行，更是架起了當地人民奔向小康的康莊大道，是平安橋、連心橋、致富橋。夾江縣華頭鎮公路橋已于2022 年建設完成，橋梁建成實景如圖3 所示，該橋的建成為當地村民出行安全提供了保障，當地孩子上學和村民上街也不會再因為河流漲水而發愁。

圖3 橋梁建成實景

5 結語

從結構抗風險能力、施工難易程度、工程造價費用等考慮，經過綜合比選，確定了上部結構優先選用跨徑20m 和25m 小箱梁，下部結構推薦采用雙（圓）柱墩+雙樁的鐵索橋改公路橋方案。方案實施后，大幅度提升了當地人民的出行效率，保障了人民出行安全。此外，相關方案比選與要點分析可為類似橋梁設計提供一定的借鑒和參考。