秦文炳　崔娟

摘 要：經(jīng)濟(jì)水平的快速提高，促使我國的橋梁工程建設(shè)事業(yè)獲得了長足的進(jìn)步。在整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的組成中，上部結(jié)構(gòu)是影響橋梁功能實(shí)現(xiàn)和使用壽命的重要因素，因此，為了施工的便利、結(jié)構(gòu)本身的安全與合理，加強(qiáng)對橋梁上部結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，合理選用最佳設(shè)計(jì)方法非常必要。

關(guān)鍵詞：橋梁上部結(jié)構(gòu)；總體設(shè)計(jì)方案；對比分析

中圖分類號(hào)：U433 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0155-01

近年來，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，橋梁作為其中一個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)，所承擔(dān)的交通功能越來越大，對橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)提出了新的要求。如何協(xié)調(diào)橋梁工程項(xiàng)目中經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量與安全的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)三者的統(tǒng)一并存，采用優(yōu)化思想，針對在整個(gè)橋梁工程建設(shè)中具有重要作用價(jià)值的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案實(shí)施合理、正確地選擇至關(guān)重要，有助于提升橋梁的耐久性和使用壽命，從而保證功能正常、造價(jià)合理、安全穩(wěn)定。

1 橋梁上部結(jié)構(gòu)的組成部分

橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)是一項(xiàng)較為系統(tǒng)、復(fù)雜且艱巨的工程任務(wù)，由于近年來經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得公路橋梁建設(shè)規(guī)模越來越大，而保證施工質(zhì)量的前提是工程的設(shè)計(jì)方案具有可行性，尤其橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，為了進(jìn)一步確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)準(zhǔn)確度，在設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)該細(xì)致了解橋梁的上部結(jié)構(gòu)都包含哪些組成部分。首先是橋面，這個(gè)供車輛與行人通行的部分，不同的橋梁橋面也各不相同，例如：公路橋面主要由水泥混凝土、瀝青混凝土組成；其次為橋跨結(jié)構(gòu)，橋跨結(jié)構(gòu)是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，跨越幅度、承受作用的大小都會(huì)嚴(yán)重影響橋跨結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及其復(fù)雜程度，最后為支座，它在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中主要負(fù)責(zé)把上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的支撐反力傳遞給橋梁的墩臺(tái)的中間節(jié)點(diǎn)和紐帶，支座設(shè)計(jì)的不合理將會(huì)嚴(yán)重影響全橋的受力狀態(tài)。

2 工程實(shí)例概況

本工程為XX地區(qū)高速公路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目，本標(biāo)段路線全長達(dá)到53.534 km，橋梁總長度為20.118 km，占據(jù)路線長度的比例為37.6%，縱觀該施工區(qū)域環(huán)境，總的來說由于地形較為復(fù)雜、周邊構(gòu)筑物較多，地質(zhì)變化較大，因而具有較大的施工難度，沿線途中溝谷密布，擁有較大的地面自然橫坡，因此為了能在如此復(fù)雜的施工環(huán)境中順利展開施工，必須做好橋梁工程的設(shè)計(jì)工作。

3 橋梁上部結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)要求

為了保證橋梁的安全、質(zhì)量和使用壽命，需要依據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境特點(diǎn)，采用合理的設(shè)計(jì)方法，以經(jīng)濟(jì)、適用、環(huán)保、安全等因素為考慮前提，本工程橋梁上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)場預(yù)制方式，總結(jié)出以下幾方面關(guān)于橋梁上部結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)要求：

首先，通過結(jié)合施工環(huán)境地形、地質(zhì)特征以及地方特點(diǎn)，對不同墩高以及橋梁跨徑的設(shè)計(jì)方案組合實(shí)施對比分析，最終得出最為經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)組合方案。同時(shí)，一般來說，高跨比的相互匹配度也十分重要，橋墩的高度應(yīng)略小于橋梁的跨徑，這樣非常有利于橋梁的總體布置造型顯得更加美觀出色。綜上所述，結(jié)合項(xiàng)目的地方特點(diǎn)，橋梁的上部結(jié)構(gòu)常會(huì)選用25～30 m跨徑的裝配式小箱梁、40 m的T梁，20 m跨徑及以下的一般采用預(yù)制空心板。此外，利用先簡支后連續(xù)方式的預(yù)制結(jié)構(gòu)，可以使得橋梁路面通行時(shí)更為穩(wěn)定、舒適，并降低橋梁總體的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用，空心板、裝配式箱梁一般采用橋面連續(xù)，T梁一般采用結(jié)構(gòu)連續(xù)。其次，墩高大于35 m的T梁則使用墩梁固結(jié)的形式，當(dāng)縱坡較大時(shí)也選用墩梁合計(jì)；對于簡支結(jié)構(gòu)不考慮墩梁固結(jié)，以上做法的優(yōu)勢在于能夠保證橋梁的結(jié)構(gòu)安全性及穩(wěn)定性，十分有益于交通行車。最后，鑒于高速公路橋梁工程建設(shè)施工難度較大，極易受到施工現(xiàn)場地理環(huán)境等因素影響，因此需要根據(jù)施工過程中的具體情況，對設(shè)計(jì)要求作出調(diào)整改進(jìn)，上部結(jié)構(gòu)的選用與橋墩高度和橋?qū)捵兓染新?lián)系，例如：橋墩高度很高時(shí)（一般墩高>35 m），通常采用T梁的結(jié)構(gòu)形式；而橋墩高度較低、橋?qū)捵兓环€(wěn)定時(shí)，則會(huì)使用現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁或者預(yù)制空心板。

4 不同的橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對比分析

由于高速公路中橋梁占有很大比例，所以橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案選用顯得十分重要，一般情況下，不會(huì)選用大跨徑橋梁，橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案會(huì)選擇便于施工、實(shí)用功能性強(qiáng)且造價(jià)合理的方案，那么進(jìn)行對比分析的時(shí)候，主要以標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化的結(jié)構(gòu)形式為選用參考依據(jù)，同時(shí)要注意其代表性意義，例如：在實(shí)施上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對比時(shí)，會(huì)將25 m、30 m、40 m的不同跨徑尺寸來做比較，從T梁和裝配式小箱梁兩種上部結(jié)構(gòu)之間選擇，通過對橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案對比分析，可以最終選出既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用美觀的結(jié)構(gòu)形式與跨徑組合，下文從施工、經(jīng)濟(jì)造價(jià)、功能使用優(yōu)勢以及結(jié)構(gòu)受力等各方面進(jìn)行對比分析。

4.1 施工工藝及便利性

從施工角度來看，小箱梁的施工技術(shù)較為復(fù)雜、困難，其自身的腹板斜置，而且澆筑混凝土?xí)r必須安放好箱內(nèi)模板才能順利進(jìn)行。斜交時(shí)端頭部分的處理相對復(fù)雜。T梁便占據(jù)優(yōu)勢，其施工工藝發(fā)展已十分成熟，有較好的耐用性。若將同跨徑的小箱梁與T梁相比，不僅吊裝機(jī)械配置要求較高，而且重量相對較大，所以在施工便利性上也稍顯劣勢。但是先簡支后橋面連續(xù)小箱梁兼具簡支結(jié)構(gòu)施工難度相對較低，不需要張拉墩頂負(fù)彎矩區(qū)鋼束，施工便捷順暢。

4.2 經(jīng)濟(jì)造價(jià)

通過對25 m、30 m、40 m的具有相同跨徑的小箱梁與T梁結(jié)構(gòu)相比較，并且兩者的下部結(jié)構(gòu)形式相同，因而在橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇中不難得出，40 m的T梁和小箱梁的經(jīng)濟(jì)造價(jià)幾乎一樣，水平相當(dāng)，而25 m、30 m的小箱梁卻比T梁的經(jīng)濟(jì)性好。

4.3 功能使用優(yōu)勢

從橋梁的功能使用優(yōu)勢方面來比較，首先，在T梁跨中存在著很多橫隔板連接著每一片的主梁，外形美觀度不足。同時(shí)，T梁的跨徑適用范圍十分廣泛，尤其在抗彎剛度方面，在山區(qū)橋墩大跨當(dāng)中優(yōu)勢作用很明顯。

4.4 結(jié)構(gòu)受力

從單幅一孔的整體抗彎剛度來看，小箱梁不如T梁出色，尤其遇到斜交結(jié)構(gòu)，T梁一般會(huì)設(shè)計(jì)放置很多道橫隔板，抵抗受力的效果必定優(yōu)于小箱梁。若論抗扭剛度，單幅一孔的小箱梁則要好于T梁，此外，單片小箱梁自穩(wěn)性遠(yuǎn)優(yōu)于T梁，而且非常便于施工，既穩(wěn)定又安全。

4.5 墩高影響

橋梁的墩高也是影響上部結(jié)構(gòu)選擇的重要參數(shù)。墩高較高時(shí)，宜采用較大跨徑的上部結(jié)構(gòu)，反之亦然，其考量的指標(biāo)主要是經(jīng)濟(jì)性。

通過以上不同上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的對比，以統(tǒng)一梁型、保障工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)造價(jià)合理、質(zhì)量安全性合格，且施工方法合適、便捷為分析選用原則，通過墩高和上部結(jié)構(gòu)的對比，綜合分析評(píng)判，形成以下選型原則：墩高小于15 m時(shí)，選用20 m跨先簡支后橋面連續(xù)預(yù)制空心板結(jié)構(gòu)；墩高15～35 m時(shí)，選用25 m、30 m跨先簡支后橋面連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)；墩高35～60 m時(shí)，選用40 m跨先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)（或墩梁固結(jié)）T梁，墩高60 m以上時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證，采用T梁或剛構(gòu)方案。

5 結(jié) 語

總之，橋梁工程建設(shè)作為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要節(jié)點(diǎn)，歷來受到極大的關(guān)注和重視，橋梁上部結(jié)構(gòu)是橋梁結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的構(gòu)成部分，如何選用科學(xué)、實(shí)用、恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案關(guān)乎到橋梁工程質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀性等方面影響，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合工程具體情況，不斷改善設(shè)計(jì)方案中的細(xì)節(jié)，經(jīng)過對比與分析，從中選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)，完成更高水平和質(zhì)量的橋梁工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

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