高速公路常規結構橋梁設計探析

羅帥 高濤

（商洛市交通設計院，陜西 商洛 726000）

1 橋梁設計的一般原則

高速公路的橋梁在設計方面要具備先進的水平，應當具備安全穩定，堅固實用，花費合理的需要，并且要顧慮環保需要，在材料的選擇上，要盡量選擇方便使用而距離近的材料，對于橋涵的跨徑較為標準的，應當優先選擇裝配式構造，有助于配合工廠大規模操作；下方的構造力求簡單，對于橋涵來講，除了與相關的技術準則相配合，還要對工程本身的構造需要，材料的質地，穩定性，耐久性，都要考慮進去，而對于特殊的工作需要，都要通過新的技術手段來完成。因此，工藝條件不斷完善跟發展。

2 上部結構設計

橋梁上部結構主要采用鋼筋混凝土板、預制先張預應力混凝土空心板（寬幅空心板，標準底板寬1.5m）、后張預應力混凝土T型梁、后張預應力混凝土裝配式箱梁，現澆鋼筋混凝土連續箱梁(板)、預應力混凝土連續箱梁(板)等結構。

主線和立交匝道上3孔以上且橋長大于40m的大中橋，當采用T梁或小箱梁結構時，應考慮采用先簡支后結構連續的上部結構。

當采用預制先張預應力混凝土空心板的上部結構時，橋面連續是很好的方法。通常空心板的板翼寬度最大值必須低于75cm，如果橋梁的寬度變大，而板翼需要與之配合，即可考慮超過75cm，不過配筋數要增多，尤其在板翼連接處以及外側箍筋處，相應的，橋梁寬度值變大也會導致板增多，選擇從外到里的方式布置板塊，以外側為對齊標準，必須使用加寬空心板，要約束板子的寬度差在20cm以內，橋梁寬度的變化最好不以變動鉸縫寬的形式變動。采用連續梁時，梁高：等截面連續箱梁L/15～L/25；變截面連續箱梁為中墩支點L/15～L/25，跨中或邊支點L/25～L/40；同時考慮箱梁內模板的構造要求，連續箱梁的最小梁高不低于1.3m。邊中跨跨徑比：等截面連續箱梁取用0.7～1.0；變截面連續箱梁取用0.6～0.8。連續箱梁翼緣懸臂長度一般不宜大于3m，其中超過2.5m時應設置橫向預應力鋼筋；懸臂翼緣板尺寸通常不小于3m的，要根據有限元的方法來分析板的力的分布狀況，特別考慮板子下緣處的各種配筋比例，箱梁翼緣懸臂端的厚度不應小于140mm，一般情況下采用180mm。箱梁翼緣懸臂根部厚度可取1/5～1/7的懸臂長度。連續箱梁頂、底板厚度：這兩項的厚度和板跨徑的比例應超過1:30，總厚度值需要大于200mm，另外，在尺寸的設計上，要考慮到符合眾多一般鋼筋以及預應力鋼筋及其保護層得到規定，在通過計算，沒有鋼束作為材料的情況下，需要低于25cm。箱梁邊支點橫梁厚度一般取0.8～1.2m，中支點橫梁的厚度需根據是否獨柱墩單支座、支座的具體位置計算確定，應不小于1.2m，并應滿足相應構造要求。預應力連續梁箱梁端橫隔梁的端部20cm范圍內的橫梁鋼筋主筋直徑不得超過16mm，以避免與錨槽開口沖突。當橫梁的跨高比不大于5.0時，應按照深受彎構件進行計算，有條件時應優先參照美國AASHTO規范，采用撐桿系桿模型計算，不得設置斜筋。

小橋通道上部結構采用現澆實心板。橫橋向板端設翼緣，翼緣長度按設置擋塊后臺帽不伸出路基寬度控制。6m跨徑板高0.45m，8m跨徑板高0.55m。小橋通道如果橋臺高度超過6米，可設計成暗橋，暗橋上部采用C30混凝土現澆板。

3 下部結構

3.1 橋墩

對于普通結構的橋梁一般宜采用柱式墩身上置蓋梁的框架式體系。橋梁斜交角度≤20度時，采用雙柱式橋墩；角度≥20度時，采用3柱式橋墩。在考慮橋梁外觀設計方面，不使用蓋梁應用于橋墩，是考慮使橋體本身較為大氣，外觀協調。

標準預制結構橋梁的柱式墩身、樁基礎橋墩尺寸擬定如下：

3.2 橋臺

橋臺一般采用重力式U型臺、肋板臺、樁柱式臺。其中以重力式U臺最常用，根據《墩臺與基礎》規定，U臺適應的填土范圍為4-10m，所以U臺的高度最好以10m控制。山區橋梁U臺一個顯著特征就是橫向，縱向橫坡陡，為了適應地形，減小開挖，節約圬工方量，U臺設計時必須根據地形合理分臺階。因為樁柱形式的橋臺本身具有的剛度不大，不耐推，如果聯長數值大，而高度值偏大時，最好不做選擇，通常臺后填土達到5m足夠，不可過高，而聯長需要少于150m，相對說來埋置式有更寬的應用范圍，不過也不應過高，最好小于12m。

3.3 基礎

墩臺位置如果在平原地區，或者坡度不大的地方，要根據實際地質來確定是否使用樁基，一般樁基是最好的手段，在起伏較大的山區，地面不夠平坦，坡度較大的橋墩的地方，要選擇樁基，適當選擇樁柱式以及挖孔樁和肋板相配合的方式，使挖掘面積減少，不過對水平方向坡度不夠，而縱坡明顯的橋梁來說，重力式的橋墩有更好的效果，想在斜坡上進行基礎的增大需要注意上層覆蓋程度與應力擴散角的關聯影響，樁基礎大都選擇柱狀以及嵌巖樁，若地質水平不夠優越，可選擇摩擦樁，樁基礎無論怎樣受力，通常都是以鉆孔樁以及挖孔樁的形式成型。

挖孔樁成本不是很高，不過實際是否可以利用挖孔樁，還要根據具體地質條件來看，如果樁長過關，而遭遇軟地，流沙地面的幾率較大，則很容易局部塌陷，如果地下水的高度較大，內部有可燃氣體或有害氣體，也最好不用挖孔樁。

結語

我國建設速度突飛猛進，尤其在擴大內部需求，提升經濟效益方面，我國建設了更多的高速公路，而橋梁構造是建設工作中花銷很大的一個部分，一些處于山地的部分，橋梁占比例的1/2左右。因此，要完成一條公路的設計，對橋梁部分的處理是絕不能忽視的。

[1]匡峰.淺析高速公路橋梁設計要點，2012-01-01.

[2]黃勁.高速公路常規橋梁設計方案探討，2010-08-20.