某特大橋初步設(shè)計(jì)方案比選探討

唐準(zhǔn)準(zhǔn)++譚科

摘要：特大橋施工難度大，需要考慮的因素多，前期設(shè)計(jì)工作十分重要。文章結(jié)合實(shí)際工程，對重慶某高速公路特大橋初步設(shè)計(jì)橋型方案的比選進(jìn)行了分析，最后確定選用橋型方案一，為同類橋梁初步設(shè)計(jì)提供一些經(jīng)驗(yàn)，有利于工程的順利開展。

關(guān)鍵詞：特大橋梁；連續(xù)剛構(gòu)；斜拉橋；方案比選

中圖分類號：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0031-02

1 概述

擬建某高速公路特大橋位于重慶市黔江區(qū)黑溪鎮(zhèn)黑溪溝攔門洞和龍舌頭區(qū)域的兩條溪（河）溝交匯處，順黑溪溝溝谷延伸，橫跨黑溪河谷。起點(diǎn)橋臺(tái)處于黑溪溝溝谷北東側(cè)丘陵突出的山嘴上，終點(diǎn)橋臺(tái)處于黑溪河南側(cè)的丘陵近頂部位。橋位區(qū)包含構(gòu)造剝蝕侵蝕低山丘陵峽谷深溝地貌和構(gòu)造剝蝕侵蝕低山斜坡地貌兩個(gè)地貌

單元。

2 橋型方案比選

2.1 方案設(shè)計(jì)

某高速公路特大橋主橋跨越一寬坦“V”形溝谷，兩岸地勢較平緩，路線與谷底最大高差達(dá)98m。

方案設(shè)計(jì)結(jié)合橋位處地形、地質(zhì)和場地條件等特點(diǎn)，考慮工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工可行性及景觀性，特?cái)M以下兩個(gè)橋型方案進(jìn)行比選。

橋型方案一：主橋上部采用（80+150+80）m懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，石柱側(cè)左幅引橋?yàn)?4×30m（右幅為26×30m）、黔江側(cè)引橋?yàn)?×30m預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)（或剛構(gòu)）T梁，下部結(jié)構(gòu)主墩采用雙肢薄壁墩，承臺(tái)采用單幅橋分離式，基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)；過渡墩采用圓柱墩、樁基礎(chǔ)。引橋橋墩采用雙圓柱墩、空心薄壁墩、樁基礎(chǔ)，橋墩形式控制在3種以內(nèi)。

橋型方案二：主橋?yàn)閱嗡p索面2跨斜拉橋，引橋?yàn)橄群喼Ш蠼Y(jié)構(gòu)連續(xù)T梁標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，全橋長1144m。

大橋采用（146+200）m單塔雙索面鋼筋混凝土斜拉橋，引橋采用26-30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全橋長1144m。斜拉橋主梁采用鋼筋混凝土雙肋式斷面，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，高度2.50m，寬度27.5m，采用懸臂澆筑。拉索采用（151～211）Ф7高強(qiáng)鋼絲，錨具采用LZM7系列錨具。主塔為H型橋塔，箱形截面，設(shè)置上下兩道橫梁，采用群樁基礎(chǔ)。

引橋橋墩采用雙圓柱墩，樁基礎(chǔ)。起點(diǎn)橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)；終點(diǎn)橋臺(tái)采用U型橋臺(tái)，基礎(chǔ)為承臺(tái)樁基礎(chǔ)。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

方案一：主橋?yàn)椋?0+150+80）m懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，半幅箱梁頂板寬12.0m、底板寬6.5m，懸臂翼緣長2.75m，單箱單室結(jié)構(gòu)。箱梁根部梁高9.0m，跨中梁高3.5m，箱梁根部底板厚1.0m，跨中底板厚0.32m，箱梁高度按1.5次拋物線變化，箱梁底板厚度按2次拋物線變化。箱梁頂板厚0.25m，腹板厚度由跨中0.5m分段加厚到0.6m和0.7m。主橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)，采用三向預(yù)應(yīng)力。主墩采用雙肢等截面薄壁墩，27、28號主墩分別高44m、40m，橫橋向墩寬6.5m，單肢墩厚為2.0m，雙肢間凈距為6.0m，縱橋向雙肢間加設(shè)一道系梁，承臺(tái)左右幅分離式，橫橋向?qū)?2.2m，縱橋向?qū)?5.0m，厚5m，樁基礎(chǔ)采用8根直徑為2.5m的群樁基礎(chǔ)。

方案二：主橋橋跨布置為146m+200m，主橋共長346m。

大橋采用（146+200）m單塔雙索面鋼筋混凝土斜拉橋，引橋采用26～30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全橋長1144m。主梁采用鋼筋混凝土雙肋式斷面，采用懸臂澆筑。拉索采用（151～211）Ф7高強(qiáng)鋼絲，錨具采用LZM7系列錨具。主塔為H型橋塔，箱形截面，設(shè)置上下兩道橫梁，采用群樁基礎(chǔ)。

（1）索塔。主塔采用H型橋塔，箱形截面，主塔塔柱下橫梁以上順橋向6.5m，橫橋向4.0m。中橫梁以下為變截面，至承臺(tái)頂面尺寸變化為10.0×7.0m。下橫梁以上塔柱高度98.5m，以下45m。索塔上塔柱錨固區(qū)采用U型環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束布置，塔柱橫梁均采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造。主塔承臺(tái)尺寸29.0×12.0m，厚度5.0m。主塔采用承臺(tái)群樁基礎(chǔ)，承臺(tái)下設(shè)置18根直徑2m嵌巖樁，采用挖孔成孔。

上橫梁為550×500cm空心箱形截面，壁厚80cm。

下橫梁為550×600cm空心箱形截面，壁厚80cm。

上塔柱錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束采用U型預(yù)應(yīng)力的錨固

方式。

（2）主梁。主梁采用C50鋼筋混凝土雙肋式斷面，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，高度2.50m，寬度27.5m，采用懸臂澆筑。主梁在右主跨每7m為一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，共25段，且每段按間隔3.5m設(shè)置2道橫隔板，隔板厚度0.4m；在左邊跨為10個(gè)7m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段和15個(gè)4m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，橫隔板間距分別為3.5m、4m；主梁縱梁為實(shí)心結(jié)構(gòu)，高度2.22m，寬度1.75m；橋面板厚度0.25m。

（3）斜拉索。斜拉索布置為扇形，平行雙索面，單索面為26根，全橋104根。

考慮工期及工程造價(jià)等因素后采用F7鍍鋅平行鋼絲體系作為本橋的斜拉索方案。

Φ7鍍鋅平行鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fPK=1670MPa，每根斜拉索設(shè)置減振裝置2套，起到阻尼作用。斜拉索采用PE

防護(hù)。

（4）主要材料及預(yù)應(yīng)力體系。索塔采用C50混凝土，交界墩蓋梁和墩身采用C30混凝土，索塔、交界墩的承臺(tái)、樁基均采用C30混凝土。

索塔預(yù)應(yīng)力鋼束采用“U”型布置的Φs15.2鋼絞線，SBG塑料波紋管，真空輔助灌漿法施工。

兩個(gè)方案引橋上部構(gòu)造均采用30m預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)體系。橋墩采用雙圓柱墩且墩柱類型控制在3種以內(nèi)，基礎(chǔ)為鉆孔樁基礎(chǔ)。橋臺(tái)采用U型臺(tái)、明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)。

2.3 結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)

方案一為懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主橋結(jié)構(gòu)總體計(jì)算采用橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合程序“橋梁博士”建立縱橋向平面桿系模型，根據(jù)橋梁施工的工藝流程，對橋梁在施工和運(yùn)營各階級進(jìn)行截面內(nèi)力、應(yīng)力和位移的計(jì)算，考慮荷載主要有施工荷載、自重恒載、汽車活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、徐變、支座強(qiáng)迫位移、溫度荷載及縱向風(fēng)力等。計(jì)算結(jié)果根據(jù)規(guī)范進(jìn)行最不利組合并進(jìn)行承載能力、正常使用極限狀態(tài)抗裂及撓度、短暫狀況和持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算。

2.4 施工方案

方案一主橋上部構(gòu)造采用掛籃懸澆逐段施工，橋墩施工完成后，搭設(shè)支架澆筑0號塊，待主梁強(qiáng)度及彈模達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%以后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，爾后在已施工主梁上安裝掛藍(lán)并進(jìn)行充分預(yù)壓，逐段懸澆箱梁節(jié)段，每一節(jié)段的施工包括掛藍(lán)前移、澆筑混凝土及張拉預(yù)應(yīng)力鋼束三項(xiàng)內(nèi)容。主橋箱梁采用先邊跨后中跨的順序合攏，邊跨現(xiàn)澆段及合攏段采用過渡墩旁設(shè)置托架現(xiàn)澆施工，中跨合攏梁段采用吊架施工。

方案二主塔基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，承臺(tái)為大體積混凝土，采用設(shè)置冷卻管等措施控制施工溫度。塔柱設(shè)置勁性骨架以定位模板、鋼筋，塔柱采用爬模施工。索塔橫梁及塔柱錨固段設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束，采用兩端雙控張拉。斜拉橋主梁采用掛籃懸臂澆筑，各節(jié)段在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉相應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼束和精軋螺紋鋼筋，同時(shí)安裝對應(yīng)編號拉索。

待主梁合攏，各預(yù)應(yīng)力鋼束、鋼筋張拉完畢，安裝好全部拉索，即可進(jìn)行主橋橋面系施工。待二期恒載加載完畢，對主橋各拉索索力進(jìn)行最后調(diào)整，完成大橋

施工。

兩個(gè)方案引橋上部構(gòu)造主梁均采用預(yù)制吊裝法施工，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁就近預(yù)制，預(yù)制場可設(shè)于兩岸橋頭附近路基段。

下部構(gòu)造可采用常規(guī)方法施工，但高橋墩施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格做好施工控制。樁基施工可采用人工挖孔或機(jī)械鉆孔施工；橋墩采用滑模或爬模法施工。

3 結(jié)語

本橋初步設(shè)計(jì)對連續(xù)剛構(gòu)橋方案和斜拉橋方案進(jìn)行比較，兩方案設(shè)計(jì)和施工技術(shù)均較成熟、適用性恰當(dāng)、耐久性較好、后期養(yǎng)護(hù)工作量均較小、景觀效果及與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性均相當(dāng)。但方案二造價(jià)較高，施工精度要求高，施工難度相對較大，造價(jià)相對較高，工期較長，適用耐久，后期養(yǎng)護(hù)工作量較大。綜合以上因素，本次初步設(shè)計(jì)推薦橋型方案一。

作者簡介：唐準(zhǔn)準(zhǔn)（1982-），女，重慶人，重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院工程師；譚科（1978-），男，重慶人，重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院高級工程師，

碩士。endprint