淺析杭瑞高速遵義至金沙段橋梁設(shè)計(jì)思路

王海蛟

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 項(xiàng)目概述

杭瑞高速公路是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“7918”中的第十二橫,是連接銅仁、遵義及畢節(jié)地區(qū)、橫貫黔北的一條重要快速通道。項(xiàng)目地處云貴高原東北部、黔北山地區(qū),屬半濕潤(rùn)大陸性氣候區(qū),溫和多雨。沿線跨越侵蝕型、溶蝕型中低山、殘丘谷地、丘陵地貌。河流屬長(zhǎng)江水系,為烏江上游鴨池河北岸偏巖河的支流。

遵義至金沙段橋梁地形地質(zhì)復(fù)雜,地面橫坡大,變化頻繁,跨越溝谷的高架橋多。同時(shí)位于較小的平曲線上,因此,斜彎、坡、橋多,墩臺(tái)形式多樣。

2 橋梁設(shè)計(jì)具體原則

(1)橋型結(jié)構(gòu)以“技術(shù)可行、安全、適用、經(jīng)濟(jì)合理、造型美觀、利于環(huán)保”為原則,結(jié)合路線平縱指標(biāo)、地形、地質(zhì)、施工條件,兼顧美觀與周圍景觀協(xié)調(diào)。

(2)橋梁孔徑原則上不降低原有河道、溝渠功能,盡量不破壞原有水系和排灌網(wǎng)絡(luò),滿足水利配套和農(nóng)灌的需要。

(3)大中橋橋型結(jié)構(gòu)以中小跨徑為主,力求標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化,以方便施工、縮短工期、降低工程投資。

(4)注重功能與實(shí)效,考慮橋梁的美觀效果,加強(qiáng)上下部結(jié)構(gòu)形式的選擇,減少對(duì)環(huán)境的破壞。

3 橋梁上部結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

山區(qū)高速公路為保證施工質(zhì)量和進(jìn)度,除少數(shù)采用大跨徑外,大部分橋梁上部結(jié)構(gòu)以預(yù)制拼裝、常規(guī)結(jié)構(gòu)為主。考慮 30m、40m預(yù)應(yīng)力混凝土 T梁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁、現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁等作為成熟的常規(guī)結(jié)構(gòu)在當(dāng)?shù)厥褂枚嗄?且具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確、工藝成熟、行車舒適、質(zhì)量易控、吊裝重量輕、后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少等特點(diǎn),將其作為一般橋梁的推薦方案。

對(duì)于跨越既有高速公路和國(guó)省干道、河流水庫(kù)等,因橋下不宜設(shè)置支架現(xiàn)澆,盡量選用預(yù)制裝配結(jié)構(gòu),一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土 T梁和空心板;對(duì)于立交區(qū)變寬、不規(guī)則橋孔,采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁、支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、現(xiàn)澆鋼筋混凝土等上部結(jié)構(gòu);對(duì)于曲線半徑很小的匝道橋、橋?qū)捵兓瘎×业脑训篮筒糠种骶€橋,利用現(xiàn)澆箱梁適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn),采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土箱梁。

(1)40m T梁和 30m T梁

通過實(shí)際橋梁比較,本項(xiàng)目40m T梁比 30m T梁橋工程造價(jià)高。另外,40m T梁對(duì)施工技術(shù)、預(yù)制場(chǎng)地、運(yùn)輸及吊裝要求較高;30m T梁上部施工工序與 40m T梁基本一致,相同橋長(zhǎng)時(shí)縱向連續(xù)縫多,具體橋型方案比較列表1如下。

表140 m、30m T梁橋型方案比較表

(2)30m T梁和 20m空心板

30m T梁和20m空心板均為正交橋時(shí),30m T梁工程造價(jià)高。但 20m空心板為斜交時(shí),通過實(shí)際橋梁比較二者工程造價(jià)基本相當(dāng)。另外,30m T梁對(duì)施工技術(shù)、預(yù)制場(chǎng)地、運(yùn)輸及吊裝要求高,且需張拉墩頂負(fù)彎矩鋼筋,施工工期長(zhǎng);20m空心板上部整體性好,施工工序簡(jiǎn)單,工藝成熟,質(zhì)量易保證,具體橋型方案比較列表 2如下：

表230 m T梁和 20m空心板橋型方案比較表

(3)20m空心板和 20m T梁

通過實(shí)際橋梁比較,33.5m和26.0m路基段20m空心板比 T梁工程造價(jià)略低,24.5m路基段二者工程造價(jià)基本相當(dāng)。另外,T梁預(yù)制吊裝就位后,需現(xiàn)澆橫向濕接縫和縱向連續(xù)縫,張拉墩頂負(fù)彎矩鋼筋,施工繁雜,施工工期長(zhǎng)。具體橋型方案比較列表 3如下：

表3 20m T梁和 20m空心板橋型方案比較表

(4)T梁和小箱梁

30m、40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁工程造價(jià)一般低于 T梁,且建筑高度較低,外形較為美觀。但預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁對(duì)施工工藝及預(yù)制場(chǎng)地要求較高,質(zhì)量不易控制,吊裝質(zhì)量大,不便運(yùn)輸。T梁吊裝重量輕,梁體受力狀態(tài)較好并留有一定安全儲(chǔ)備,施工工藝成熟,在全國(guó)廣泛應(yīng)用。考慮山區(qū)地形因素,在縱斷不受限制的情況下,一般推薦 T梁,以使全線橋梁上部結(jié)構(gòu)形式盡量統(tǒng)一。

4 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

(1)橋墩

空心板和 T梁的下部主要采用雙柱式或多柱式圓柱橋墩。圓柱墩施工方便、外形美觀,與樁基銜接方便。墩柱根據(jù)墩高不同采用不同的直徑,但同一橋梁為施工方便性盡量采用統(tǒng)一墩徑。

互通立交區(qū)的橋梁樁柱尺寸盡量與主線統(tǒng)一;除跨越等級(jí)路有美觀要求或建筑限界的限制采用圓端型薄壁墩外,其余橋墩均采用圓柱式橋墩。

(2)橋臺(tái)

橋臺(tái)類型根據(jù)臺(tái)后填土高度和地基情況,采用肋板式臺(tái)、柱式臺(tái)和重力式橋臺(tái)。對(duì)于沿陡坡修建的橋梁,考慮現(xiàn)場(chǎng)橫向山體變化較大,設(shè)計(jì)時(shí)除考慮沖刷計(jì)算、基礎(chǔ)穩(wěn)定等方面外,另結(jié)合了路基的開挖情況,橫向臺(tái)身作成臺(tái)階形,以減小開挖過深造成挖方量增加進(jìn)而導(dǎo)致滑塌和新的地質(zhì)病害。淺基礎(chǔ)底面標(biāo)高確定時(shí)考慮埋置的安全距離要求,并注意巖層傾向及穩(wěn)定性。

(3)基礎(chǔ)

項(xiàng)目位于低山至丘陵區(qū),具有橫坡大、雨季水量大、水流急沖刷大、對(duì)構(gòu)造物破壞大等特點(diǎn),跨河橋梁基礎(chǔ)主要采用樁基礎(chǔ)形式。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件允許,基巖覆蓋層淺、開挖工程量不大的橋梁采用淺基礎(chǔ)。個(gè)別高架橋考慮淺基礎(chǔ)尺寸較大,對(duì)原地表植被破壞嚴(yán)重,同時(shí)大體積混凝土澆筑時(shí)的水化熱較大,須埋設(shè)管道降溫,導(dǎo)致施工工藝復(fù)雜、費(fèi)用增加,故也選擇樁基礎(chǔ)。

項(xiàng)目位于巖溶區(qū),地質(zhì)條件復(fù)雜,但溶洞規(guī)模較小。為滿足基礎(chǔ)底面承載力要求,基底可位于溶洞頂板以上或穿過溶洞。溶洞處理措施為按其位于地下層深的不同分別采用鋼護(hù)筒和片石黃粘土回填。

5 項(xiàng)目概括

項(xiàng)目根據(jù)地形、地質(zhì)條件確定橋梁上下部結(jié)構(gòu)類型,并考慮施工便利性,做好施工方案的細(xì)化和優(yōu)化工作。適當(dāng)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)尺寸,注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),保證結(jié)構(gòu)耐久性,創(chuàng)造質(zhì)量?jī)?yōu)良的精品工程。