盧函恩

摘要：針對(duì)山區(qū)高速公路橋梁曲線多、大跨高墩、地形地質(zhì)復(fù)雜、施工環(huán)境差等特點(diǎn)，從橋梁支承體系選擇入手，探討做好山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化的做法，為實(shí)際的橋梁設(shè)計(jì)工作提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】山區(qū)高速公路橋梁；橋梁設(shè)計(jì)；支承體系；上下部結(jié)構(gòu)

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多，為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須進(jìn)行全方位綜合考慮，把握每一個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和影響因素，并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)條件，選擇正確、先進(jìn)、合理且經(jīng)濟(jì)的方式，以此真正做好設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)水平。

1.選擇合適的支承體系

1.1簡(jiǎn)支

目前，簡(jiǎn)支梁橋的實(shí)際應(yīng)用十分廣泛，尤其是在山區(qū)高速公路當(dāng)中，常用于中小跨徑的公路橋梁，其優(yōu)點(diǎn)包括：

（1）各孔的支承較為簡(jiǎn)單，且單獨(dú)受力，互不影響，預(yù)制與架設(shè)都十分方便，對(duì)管理沒(méi)有過(guò)高要求，成本相對(duì)較低；

（2）受力明確且簡(jiǎn)單，無(wú)附加應(yīng)力，前期設(shè)計(jì)與受力計(jì)算都較為簡(jiǎn)便，具備實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)外部條件；

（3）屬靜定體系，受地基變形等因素的影響極小，對(duì)橋梁基礎(chǔ)沒(méi)有過(guò)高要求，在地基條件較差的區(qū)域仍可建造。

當(dāng)然，也存在一些缺點(diǎn)：

（1）接縫較多，舒適性差，耐久性、整體性等均有待于改善；

（2）僅適用于中小跨徑的橋梁，材料自身特性難以充分發(fā)揮；

（3）結(jié)構(gòu)自重偏大，且支座數(shù)量多，下部結(jié)構(gòu)尺寸因此往往較大，不利于美觀性。

為解決以上問(wèn)題，出現(xiàn)了一種新的支承體系，即為簡(jiǎn)支與橋面連續(xù)相結(jié)合，這一體系繼承了普通簡(jiǎn)支全部?jī)?yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)對(duì)橋面板實(shí)際厚度及連續(xù)長(zhǎng)度的有效調(diào)整，減輕了結(jié)構(gòu)自重，提高了舒適性。以某簡(jiǎn)支結(jié)合橋面連續(xù)T梁為例（圖1），其具有以下眾多優(yōu)勢(shì)：

（1）有橫縱兩向剛度的形成，參與受力，減輕結(jié)構(gòu)自重，為施工創(chuàng)造便利；

（2）采用現(xiàn)場(chǎng)澆注的方法進(jìn)行橋面板施工，能對(duì)梁間距進(jìn)行靈活調(diào)整；

（3）接縫數(shù)量大幅減少，能保證行車的平順性，并提高耐久性及整體性。

1.2連續(xù)支承

連續(xù)結(jié)構(gòu)及其支承體系在山區(qū)橋梁也十分常用，這一體系主要有三種不同的形式：其一，現(xiàn)澆單支點(diǎn)連續(xù)；其二，先簡(jiǎn)支后單支點(diǎn)連續(xù)；其三，先簡(jiǎn)支后雙支點(diǎn)連續(xù)。第一種形式與整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，目前使用較少。而如果橋梁處在半徑較小的曲線段，則要采用這一形式。具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)注重彎橋支座布置，以及偏心支承等設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第二和第三種形式均屬先簡(jiǎn)支后連續(xù)范疇，與裝配式結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，預(yù)制與架設(shè)都較為方便，能很好的保證耐久性及舒適性，當(dāng)前應(yīng)用較多。

1.3剛構(gòu)支承

山區(qū)高速公路橋梁以彎橋、高橋、長(zhǎng)橋及坡橋居多。對(duì)曲線梁橋而言，因受到彎扭耦合作用，會(huì)向某點(diǎn)發(fā)生變形；對(duì)于縱坡長(zhǎng)橋，其受汽車制動(dòng)力等因素的影響，梁體會(huì)發(fā)生一定程度的滑移。在這種情況下，如果選擇連續(xù)支承形式，則變形與滑移會(huì)使梁體實(shí)際受力難以平衡，導(dǎo)致支座脫空或直接破壞。因此，應(yīng)選擇剛構(gòu)體系，以防以上現(xiàn)象的發(fā)生。

2.上、下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1上部結(jié)構(gòu)

2.1.1跨徑布置

（1）跨徑和墩高

在山區(qū)，其地形起伏往往較大，需根據(jù)地形來(lái)選擇合適的跨徑，不宜以墩高為主要因素進(jìn)行頻繁調(diào)整，如果墩高的實(shí)際變化也較大，則應(yīng)實(shí)施跨徑組合。若有多種方案可供選擇使用，則需通過(guò)造價(jià)分析作出取舍，并優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)跨徑。

（1）曲線跨徑

山區(qū)中的曲線橋，如果梁長(zhǎng)布置不相等，則應(yīng)以曲線半徑為依據(jù)，在對(duì)跨徑及墩臺(tái)中心線具體位置進(jìn)行確定時(shí)，充分考慮以下要點(diǎn)：當(dāng)曲率半徑較大時(shí)，宜按照內(nèi)弧長(zhǎng)和標(biāo)準(zhǔn)跨徑相等來(lái)布置，跨徑達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，概念明確，有利于加快設(shè)計(jì)效率；當(dāng)曲率半徑較小時(shí)，宜按照中線弧長(zhǎng)和標(biāo)準(zhǔn)跨徑相等來(lái)布置，以減小梁長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值和實(shí)際值的偏差。

2.1.2橋型結(jié)構(gòu)

考慮到山區(qū)交通運(yùn)輸條件與場(chǎng)地條件都很差，故設(shè)計(jì)應(yīng)以裝配化與標(biāo)準(zhǔn)化為核心。對(duì)中小跨徑的橋梁，應(yīng)優(yōu)先考慮裝配式結(jié)構(gòu)；對(duì)于半徑較小的曲線橋，應(yīng)優(yōu)先考慮連續(xù)閉合箱梁，因?yàn)槠渚哂辛己玫目古ば阅?；?duì)于大跨徑橋梁，應(yīng)優(yōu)先考慮懸臂澆注。

2.2下部結(jié)構(gòu)

2.2.1橋墩

橋墩有許多種不同形式，常用的有以下幾種：重力式實(shí)體墩、板式墩、空心薄壁墩與柱式墩等，不同形式有不同的特點(diǎn)與適用情況。對(duì)于墩高小于25m的橋墩，大多為板式墩與柱式墩。圓柱的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，在施工過(guò)程中易對(duì)質(zhì)量和外觀進(jìn)行控制，而且和樁基之間的銜接也十分方便；方柱能和上部結(jié)構(gòu)良好協(xié)調(diào)，在受力方面優(yōu)于圓柱，特別是剛構(gòu)體系，但要設(shè)置額外的連接，工程量較大。可見(jiàn)，在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合上部結(jié)構(gòu)、地形與墩高等因素，進(jìn)行綜合考慮，選出最佳結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于墩高在25-40m范圍內(nèi)的橋墩，大多為實(shí)心板式墩，截面既可以是矩形，也可以是Y形。

2.2.2橋臺(tái)

在山區(qū)高速公路中，橋梁橋臺(tái)通常選擇樁柱式、重力式或肋板式，又以重力式U形臺(tái)應(yīng)用最多。研究表明，U形臺(tái)最佳填土范圍是4-10m，故其高度必須不能超過(guò)10m，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合地形等條件進(jìn)行分臺(tái)階。對(duì)于樁柱式橋臺(tái)，因抗推剛度相對(duì)較小，所以如果聯(lián)長(zhǎng)度較大，或臺(tái)后填土較高，則一般不允許使用。

2.2.3基礎(chǔ)

統(tǒng)計(jì)表明，在山區(qū)橋梁當(dāng)中，樁基礎(chǔ)與擴(kuò)大基礎(chǔ)是兩種最常用的基礎(chǔ)形式。其中，樁基礎(chǔ)通常為樁柱及嵌巖樁，在地質(zhì)條件較差的段落，還會(huì)用到摩擦樁。而在地質(zhì)條件良好的段落，多使用擴(kuò)大基礎(chǔ)，而在有較大橫坡，或地質(zhì)條件頻繁變化的段落，則應(yīng)重點(diǎn)考慮樁基礎(chǔ)。在這種情況下，如果采用擴(kuò)大基礎(chǔ)的形式，則雖然借助分離式擴(kuò)大基礎(chǔ)，也難以滿足地形地勢(shì)方面的要求，為使地基達(dá)到預(yù)期的承載力要求，需要大量開(kāi)挖，導(dǎo)致邊坡容易處在不穩(wěn)定的狀態(tài)。除此之外，位于斜坡的橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)，應(yīng)充分考慮覆蓋層的實(shí)際厚度與基礎(chǔ)擴(kuò)散角，并兼顧施工過(guò)程中可能受到的各類影響，在必要的情況下，采取有效措施提供穩(wěn)定支護(hù)，如設(shè)置錨桿來(lái)形成擋墻等。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，山區(qū)高速公路橋梁普遍具有地形復(fù)雜、縱坡較大、高墩大跨等特點(diǎn)，使設(shè)計(jì)與施工都面臨很大困難。因此，在實(shí)際工作中必須充分考慮所有特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)體系選擇入手，做好設(shè)計(jì)、計(jì)算和優(yōu)化，以達(dá)到穩(wěn)定可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)久耐用的根本目標(biāo)。

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