非對稱連續剛構在山區地方公路上的應用——以貴州思南巖頭河大橋為例

胡元珍

（貴州省交通科學研究院有限公司，貴州 貴陽 550003）

1 工程概述

貴州思南巖頭河大橋位于貴州省思南縣許家壩鎮與青杠坡鎮交界處，跨越巖頭河，跨徑布置為53m＋128m＋92m，橋梁全長為281m，橋梁總投資2600萬元。該橋于2006年設計，2011年竣工通車。設計1#橋墩為雙肢薄壁實體墩身，墻式基礎，墩身高度為35m；2#橋墩上段為雙柱式矩形截面空心墩，中段為雙柱式矩形截面實心墩，下段為整體箱型截面墩，群樁基礎，墩身高度為86.5m。該橋為非對稱連續剛構，具有分跨不對稱、墩高不對稱、結構受力復雜、可參考的工程實例少、并能與橋址區峽谷環境相協調、橋梁投資省等特點，在國內屈指可數。思南巖頭河大橋總體布置見圖1。

圖1 思南巖頭河大橋總體布置圖

1.1 自然條件

巖頭河大橋位于中低山河谷侵蝕區，地形切割強烈，橋軸線處兩岸地形不對稱，相對高差約200m，由于河水及其攜帶的碎屑物對河床底部產生強烈的下切割作用形成不對稱“V”形峽谷。本橋跨越的巖頭河，測時水面寬71m，水深約20m，為季節性河流。

1.2 工程地質

橋位區出露地層為第四系殘坡積紅粘土、碎石土和晚古生代二疊系吳家坪組一、二、三段燧石團塊狀石灰巖夾煙煤、砂巖及泥巖。無活動性斷層及古斷層存在，中風化燧石團塊狀石灰巖整體性較好。雖然存在巖溶、崩塌、軟弱夾層及老硐等不良地質現象，但規模小，影響范圍有限。

2 主要技術標準

2.1 公路等級

三級公路，計算行車速度30km／h，路基寬7.5m，路面寬6.5m。

2.2 汽車荷載

公路—Ⅱ級；人群荷載：2.61kN／m2。

2.3 橋面凈空

1m（人行道）＋7m（行車道）＋1m（人行道），橋面全寬9.5m。

3 橋型方案

本橋跨越“V”形峽谷，地勢險峻，給橋型布置帶來很大的困難。在綜合考慮橋位區的地形、地質、水文、氣象等自然條件，并結合使用功能、結構安全、經濟指標等要求，選取四個橋型方案進行綜合比較，各方案介紹如下。

3.1 方案一：非對稱連續剛構橋

由于橋址所處地形的非對稱性，橋型方案根據地形首選非對稱連續剛構。本方案采用53m＋128m＋92m三跨非對稱預應力混凝土連續剛構橋，橋梁全長281m（方案一布置示意圖見圖2）。上部箱梁由一個94mT（小T）和一個162mT（大T）組成，主梁采用單箱單室斷面，頂板寬度為9.5m，底板寬度為5.5m。小T箱梁0#梁段高度為6.2m，合龍梁段和邊跨現澆梁段高度均為3.2m；大T箱梁0#梁段高度為9.5m，合龍梁段和邊跨現澆梁段高度均為3.2m。1#墩采用雙薄壁實體矩形墩身，墩身高度為35m，墻式基礎。2#橋墩上段為雙柱式矩形截面空心墩，中段為雙柱式矩形截面實心墩，下段為整體箱型截面墩，墩身高度為86.5m，樁基礎。

圖2 方案一布置示意圖

3.2 方案二：對稱連續剛構橋

本方案主橋采用70m＋125m＋70m三跨對稱預應力混凝土連續剛構，引橋為20m預應力混凝土空心板，橋梁全長294m（見圖3）。主梁采用單箱單室斷面，頂板寬度9.5m，底板寬度5m。1#墩采用雙薄壁實體矩形墩身，墩身高度為25m，樁基礎；2#橋墩采用雙薄壁空心墩身，墩身高度為91m，樁基礎。

圖3 方案二布置示意圖

3.3 方案三：單T連續剛構橋

本方案主橋采用125m＋125m兩跨預應力混凝土連續剛構，引橋為20m預應力混凝土空心板，橋梁全長282.4m（見圖4）。主梁采用單箱單室斷面，頂板寬度9.5m，底板寬度6m。箱梁0#梁段高度為13m，合龍梁段和邊跨現澆梁段高度均為4m。1#墩交界墩采用單肢薄壁實體墩身，墩身高度為20m，樁基礎。2#橋墩采用雙薄壁空心墩身，墩身高度為83m，樁基礎。

圖4 方案三布置示意圖

3.4 方案四：吊裝箱拱橋

本方案主橋160m的鋼筋砼箱形拱，凈矢跨比f0／L0＝1／5，拱軸系數m＝1.756。兩岸引橋為2×25m預應力混凝土T梁，橋梁全長278.4m（方案四布置示意圖見圖5）。主拱圈采用箱形斷面，斷面形式為寬7.5m，高2.6m的單箱五室。

圖5 方案四布置示意圖

3.5 橋型方案綜合比選

橋型方案綜合比較如表1所示。

表1 橋型方案綜合比較表

四種橋型方案均能滿足使用功能的要求。設計最終推薦方案一，即53m＋128m＋92m非對稱連續剛構。項目自2011年竣工通車至今，運營狀況良好。

4 非對稱連續剛構橋梁在地方公路的適用性

山區地方道路上的橋梁，常常是橋面較窄，跨度不大，荷載等級不高，在跨度100～200m這種深谷地形之中，連續剛構具有絕對的優越性，在這種深谷之中選用T梁，不管是30m和40mT梁均有橋墩較多的不利因素，選用大跨度拱橋也有一定的局限性，現在我省的拱橋現澆跨度基本控制在125m以內，對于大于125m跨度的拱橋施工難度較大，有一定的施工風險，而且造價也較高，對于深度大于50m的河谷，滿堂支架的搭設風險較大且造價較高，采用懸拼拱架法現澆施工，對于拱架本身的架設難度較大，支架進行預壓以及施工結束后對拱架的拆除均是比較麻煩的施工過程。采用大跨的連續梁橋時，由于橋墩與上部結構有支座的存在，在施工過程中應先將橋墩與上部結構箱梁固結，而在合龍后再進行結構體系轉換，施工過程也比較麻煩，而且由于連續梁橋支座的設置在墩頂之上的0#塊處箱梁的負彎矩較大，因而連續箱梁的跨越能力遠不及連續剛構，所以從以上各種常見橋型的比較結果來分析，連續剛構橋在這種地方公路橋梁中的地位是明顯的，選取連續剛構橋不僅可以大大減少公路長度，而且在今后的運營過程中也比設有支座的拱橋、T梁橋、連續梁橋的養護費用低得多，也簡單得多。

由于地形的特殊性，常常會出現墩高、跨徑不對稱的問題，非對稱連續剛構就會時常出現。若有意識做成上部對稱結構（主要是邊跨對稱），可能就會造成橋墩位置不合理、橋墩高度不協調、橋跨偏長等問題，因此采用不對稱結構往往是一種較合適的選擇。

5 結語

隨著我國交通建設的迅速發展，連續剛構橋跨越能力大，施工難度小，行車舒順，養護簡便，造價較低，所以連續剛構橋施工技術趨于成熟，但連續剛構橋成橋后也普遍存在“跨中撓度過大”、“混凝土開裂”等質量問題，綜合分析研究我國連續剛構橋發展現狀后總結認為，出現各種病害的連續剛構橋的主跨基本大于150m，而且橫寬及0#塊高度高，然而在地方公路橋梁中正好利用了連續剛構的長處，主跨一般會在100m左右，而橋面寬度一般處于10m左右，這樣對于箱梁來說0#塊的高度不大，而且箱室也較小，對于這種結構的連續剛構橋來說，從結構分析上是清楚的及合理的，從運營的情況來看也沒有發現病害的出現。因而對于地方公路來說，在適當的地形條件下選取連續剛構橋甚至是不對稱結構，不管是在經濟上、安全上、管養成本上均是不錯的橋型方案。

思南巖頭河大橋橋型方案與孔跨布置充分考慮了實際的地形與地質情況，參考了國內類似橋梁經驗，采用大、小T連續剛構方案，是典型的非對稱連續剛構公路橋。該橋的設計為今后連續剛構橋的擴展應用提供了寶貴經驗，并為今后同類型橋梁的設計提供參考。

[1]丁立新.貴州關興公路落拉河特大橋總體設計[J].世界橋梁，2005，（1）：14-16.

[2]莊衛林.瀘州長江二橋設計[J].西南公路，1997，（4）：1-5.