高速公路常規橋梁設計方案探討

汪 權

（四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，四川成都 610017）

0 前言

隨著我國社會經濟的不斷發展，人們的生活水平也得到了相應的提高，便利、快捷、安全的交通條件成了大家共同關注的問題。與此同時，我國投入了大量的財力、人力、物力在交通基礎設施建設中，有條不紊地開展高速公路的建設。但是，因為地理環境、地形、地質等因素的存在，高速公路橋梁的建設在設計和施工上也面對著很多挑戰與問題；同時，對橋梁的環保性能和技術性能都提出了更高的要求。絕大部分的橋梁在高速公路的設計中采用的都是常規的簡支梁，一般來說如果跨徑在20 m～40 m之間會采用裝配式的。梁板，這種結構是非常具有代表性的，與其它結構相比也是非常合理且經濟的。本文通過對高速公路設計的初級階段淺、中丘地區的橋梁設計方案進行分析和選擇，對于標準跨徑不同的相同梁型，以及標準跨徑相同的不同梁型的上下部結構進行了系統的分析與比較。現闡述如下。

1 常規橋梁在高速公路設計中的關鍵點

1.1 在高速公路橋梁設計之前要設計者認真收集資料做好實地考察

在高速公路中，進行橋梁設計之前一定要對設計材料進行認真的收集，設計者最好能夠參與實地的考察。因為高速公路經過的地形是非常復雜的，對于水文、地質等條件與一般的公路設計相比要困難得多。在設計橋梁的時候不僅要考慮到橋梁的外觀，還要對地形、水文、地質等情況進行充分的考慮。如果這些因素中任何一個環節受到了忽視，都會導致非常嚴重的后果。

1.2 由于施工條件非常惡劣，橋梁的設計形式要靈活多變

高速公路地面存在比較大的高低差，施工的條件十分惡劣，所以，一定要充分結合實際的施工條件制定施工計劃，與實際施工情況相結合，以達到施工進行的方便性。在進行橋梁設計的時候，要盡量采用靈活多變的形式，一方面可以達到節約造價的目的，另一方面可以方便施工，盡量減小對自然環境的破壞程度。此外，還要考慮到與周圍環境和景物之間的協調。

1.3 橋梁設計的原則

安全、使用、美觀、經濟、環保等是進行高速公路橋梁設計的基本原則。隨著我國社會經濟的發展，人們對橋梁的環保性能和外觀的要求越來越高。對此，在設計橋梁的時候不能僅僅關注橋梁的美觀度和環保度，而應注意安全性、耐用性和舒適性，充分考慮與周邊的環境的協調。還有要注重環保、美觀、人文的設計理念，在設計的過程中要將藝術的美學效應融合進去，對于原有的地質和環境要盡量保護，維持生態的平衡，在此基礎上對景觀資源進行充分的開發。

2 不同梁型在相同標準跨徑下的上部結構分析

裝配式橋梁結構在現在的建設施工環境條件下有很多種形式，主要有空心梁板、工字型組合梁、預應力混凝土裝配式T梁及組合小箱梁等。在具體的工程中應該與環境條件，以及實際的工程需要對橋梁結構的形式進行選擇。在一般情況下很少使用50 m跨徑的裝配式橋梁結構，這主要是因為這樣的橋梁結構具有一定的場地限制、自身存在較大程度的自重，運輸上也存在一定的困難。這些因素的存在使這種橋梁形式的使用受到一定程度的限制。中小型的橋梁一般會使用16m跨徑的裝配式橋梁結構，一些墩高小于10 m的橋梁也會采用16 m跨徑的裝配式橋梁結構。這主要是因為在工程的建設中可以防止加工工程的難度或者延長工期，另外還要注意，在橋梁的建設上要盡量避免橋梁結構形式上的不同。對此，通過對不同主梁形式不同跨徑的上部結構進行分析和比較，從而得出了三個方面的重要特點。

（1）在實際的工程中，20 m跨徑的裝配式T梁的應用并不是很多，這種情況出現的原因主要在于20 m跨徑的裝配式T梁自身的性價比不是很好，結構也比較高。因為這些特點的存在，很多橋梁工程建設采用的都是組合箱梁結構或者裝配式的空心板梁結構。組合式箱梁結構和裝配式空心板梁結構在實際的橋梁工程建設中存在較為明顯的應用優勢，但是，也存在一些明顯的不足。空心板梁的經濟性比較好而且重量很輕，但是在板梁之間進行的連接是橫向的，所以整體的受力情況就會很差，這就難以保障橋梁工程的安全性。組合式箱梁結構可以通過自身的工藝使整個施工吊裝的質量得到保證，另外，組合式箱梁的經濟指標要比空心板梁高出很多。這樣，對20 m跨徑的上部結構還是采用組合式箱梁結構要好一些。

（2）在25 m跨徑或者30 m跨徑的高速公路橋梁中T梁或者裝配式組合梁對于上部結構來說是很合適的工藝。原因在于這兩種工藝都經過了長期的發展，在工藝上已經接近成熟，所以在施工過程中應用起來會更加快捷和簡便，也會擁有更好的經濟指標。這兩種工藝在實際的應用中都得到了非常好的應用效果。經過對照各種工藝之間的優缺點，可以發現，其實這兩種工藝在實際上差別不是十分明顯，但是裝配式組合梁的施工工藝要明顯遜色于T梁的工藝。這主要是因為T梁經過長期的發展工藝本身顯得更加成熟。經過大量的檢測經驗，人們發現，與其它的橋梁相比，T梁的使用壽命更長，維修與養護的要求也更低。此外，運行的效果也是十分理想的。值得一提的是，T梁吊裝的重量與組合式箱梁相比要更小。綜合來看T梁的性價比要更高一些。綜合以上因素分析，如果是25 m以上跨徑的橋梁的上部結構應該選用裝配式T梁。

（3）在40 m跨徑的裝配式結構中，一般是不會選用組合式箱梁的。因為組合式箱梁自身吊裝重量與其它結構相比要重很多，在常規的施工與維修中會產生很多的不利影響。另外如果從維護費用低廉和施工工藝簡單的層面上來考慮，更加理想的也是T梁。

3 不同標準跨徑橋長、樁長、墩高橋型方案之間的比較

人們可以從兩種不同的觀念對不同標準的跨徑橋長、樁長、墩高的橋梁方案進行選擇。

在這里，可以針對丘陵區橋梁高跨比，以及橋梁設計經驗，通過具體的工程來進行分析與說明。當跨徑比40 m小的時候往往就是最理想的選擇。這樣的跨徑可以保證經濟上的合理有效，還可以保證結構上的安全穩定。選擇這種跨徑，主要是因為施工比較簡便而且圓柱式墩的工藝比較穩定成熟，滑模的過程中速度非常快，樁基與墩身之間可以保持很好的連接狀態。

30 m跨徑的橋梁樁徑都差不多在1.8 m。在這樣的指標和標準下，普通的支撐體系對于橋梁自身需要的強度與剛度是完全可以保障的。所以，不需要采用進一步的墩梁固結技術。但是這樣的結論在墩高大于40 m的時候就完全不適用了。所以不可以只對柱徑和樁徑進行加大，還需要用抗彎性比較大的矩形空心墩進行具體的處理，將梁與墩通過固結使橋梁的穩定與安全得到相應的保證。同時，還要使橋墩本身的受力特征得到相應的改善。改善受力特征實際上就是使墩底和墩頂能夠同時受彎，這樣就可以建立起一個完好的連續梁體系。經過一系列的計算，不難發現，當橋墩本身較高時，在實際的工作中，是可以按照剛度和穩定性進行設計與控制的。在這樣情況下墩頂的位移量相對來說就會比較大，為了使結構的絕對安全得到保證，如果橋梁跨徑比30m還長，上部結構的梁最好選用先簡支后結構連續。這樣，在一定程度上就可以使橋梁自身的整體性得到保證。此外，在很大程度上還可以使行車的舒適度得到提高。

4 結論

綜上所述，在淺、中丘地區的裝配式橋梁上部結構設計中，人們主要選用的應是20 m跨徑的裝配式箱梁結構（這種箱梁結構是一種預應力混凝土簡支箱梁結構）、25 m跨徑的裝配式T梁結構（這種T梁結構是一種混凝土簡支T梁結構）、30 m的裝配式T梁結構（這種T梁結構是一種預應力連續T梁結構）。對于墩高比40 m小的情況，下部結構就可以相應地選用圓柱式的橋墩，基礎的擴大或者樁基礎的使用可以結合橋梁所處的實際地質情況進行分析和選擇，這樣的選擇也是出于對環境進行保護的角度考慮。如果橋梁結構本身的墩高比30 m還要大，那就應該酌情考慮使用先簡支后結構連續的形式進行橋梁設計。這樣的設計主要考慮的是橋梁受力狀況和自身剛度的提升。在橋梁方案的擬定中應該在建設過程中盡量在同一座橋梁中使用相同的跨徑，這樣就可以使實際的施工過程得到最大程度的簡化，同時可以使工期在質量得到保證的前提下盡量地縮短。

[1]楊寶林,韓友續,馬勝午,李玉平.山區高速公路雙層高架橋梁設計探討[J].公路,2010,（2）.

[2]吳承華.高速公路中橋梁的常規設計方案分析[J].黑龍江交通科技,2012,（9）.

[3]肖曉民,張發松.穿越京珠高速公路上跨與下穿設計方案對比分析[J].公路交通科技(應用技術版),2007,（6）.