多方案下的橋梁型式選取研究

王佩祥

摘 ?要：公路橋梁橋型方案的比選是橋梁設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以某公路橋梁橋型方案比選為實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，闡述了大型公路橋梁橋型方案設(shè)計(jì)比選時(shí)橋梁類型的選擇與要求，以及橋型方案設(shè)計(jì)的比選方法，為以后的的橋梁方案優(yōu)化選取提供借鑒。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu);拱橋;簡(jiǎn)支梁橋;方案比選

1 工程背景

1.1 地形

1.2 地質(zhì)描述

覆蓋層為塊石土，厚1.5m～3m，下伏基巖為砂巖。

1.3 水文情況

低水位239.0，設(shè)計(jì)洪水位245，設(shè)計(jì)洪水頻率1/100。

1.4 橋面布置

凈9m（行車道）+2x1.5m（人行道）+2x0.25m（欄桿）=12.5m

1.5 設(shè)計(jì)荷載

公路I級(jí)，人群荷載按規(guī)范取值

1.6 當(dāng)?shù)貧庀笄闆r

多年平均氣溫為16℃，極端最高氣溫38℃，極端最低氣溫-2℃

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 連續(xù)剛構(gòu)橋方案

主跨布置為3跨85m+160m+85m連續(xù)剛構(gòu)橋，外接兩跨30m簡(jiǎn)支梁。主橋邊主跨比85/160=0.531。該橋主梁采用單箱單室截面，支點(diǎn)梁高8m，頂板厚30cm，底板厚100cm;跨中梁高3m，頂板厚30cm，底板厚40cm。

橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)，主橋橋墩采用雙柱式薄壁柔性墩，基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ);引橋橋墩采用等截面圓柱墩，基礎(chǔ)采用端承樁基礎(chǔ)。

連續(xù)剛構(gòu)橋一般采用掛籃平衡懸臂澆筑施工，施工較簡(jiǎn)單，且經(jīng)驗(yàn)豐富，施工工藝成熟。

但具有工期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋方案

橋垮布置為3×40m+4×40m+3×40m。該橋主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，橫橋向共5片T梁，每片T梁寬2.5m，翼緣板懸臂長(zhǎng)1.15m，腹板厚20cm，支點(diǎn)馬蹄寬74cm。兩岸橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)。

簡(jiǎn)支梁橋一般采用預(yù)制T梁安裝施工，施工簡(jiǎn)單方便，且經(jīng)驗(yàn)豐富，施工工藝成熟，但其外形單調(diào)，不美觀。

2.3 上承式鋼筋混凝土拱橋方案

該方案為上承式拱橋，孔跨布置為3×30+11×17.1+4×30=398.1m，大橋全長(zhǎng)415.1m，橋面全寬12.5m。主橋?yàn)殇摻罨炷料湫凸皹颍瑑艨鐝綖?80m，矢高36m，矢跨比為1/5。主拱圈做成分離式箱板拱，箱板拱由多條閉合箱肋組成多室箱形截面。拱圈橫向等寬10.5m，高2.8m，分為7個(gè)拱箱，分七環(huán)七段吊裝，每段吊裝重量77噸。采用空腹式簡(jiǎn)支腹孔（縱鋪橋道板梁），由墊墻、立柱、蓋梁和縱向簡(jiǎn)支橋道板組成，立柱尺寸自拱腳至拱頂分別采用 .3×1.3m、1×1.3m，柱間不設(shè)橫系梁。本橋主拱圈采用纜索吊裝進(jìn)行施工，引橋采用預(yù)制安裝施工。

一般來(lái)說(shuō)，拱橋的橋型美觀，施工工藝成熟，但吊裝重量大，施工設(shè)備復(fù)雜，施工工期長(zhǎng)。

3 方案比選

根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)原則“安全、耐久、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、美觀”及橋型方案應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)新穎、受力合理、技術(shù)可靠、施工方便的原則對(duì)以上3個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

方案一：連續(xù)剛構(gòu)橋是將連續(xù)梁橋主梁做成連續(xù)體與薄壁橋墩固結(jié)而成，既保持了連續(xù)梁無(wú)伸縮縫，行車平順的特點(diǎn)，又保持了T形剛構(gòu)不設(shè)支座、無(wú)需體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)，方便施工，而且很大的順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度能很好地滿足較大跨徑的受力要求;利用掛籃平衡懸臂施工能大大節(jié)省施工支架的用量，加快施工進(jìn)度;柔性墩可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)加力、混凝土收縮徐變和溫度變化所引起的縱向位移。

方案二：該方案采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋。采用預(yù)制安裝施工，施工方便快速，質(zhì)量可靠;有成熟的施工工藝。但在橋墩礎(chǔ)主梁需進(jìn)行結(jié)構(gòu)連續(xù)，施工費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且中間橋墩高度較高，需做成空心墩，施工難度大。

方案三：該方案采用上承式鋼筋混凝土拱橋，在中等跨徑中也是較有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型之一。主要優(yōu)勢(shì)在于：將橋面的豎向荷載轉(zhuǎn)化為部分水平推力，使拱的彎矩大大減小，能充分發(fā)揮圬工及其它抗壓材料的力學(xué)性能，采用纜索吊裝施工起吊要求不高。但其產(chǎn)生的水平推力對(duì)基礎(chǔ)要求較高，施工時(shí)占用工地面積大，孔徑較大時(shí)自重較大，對(duì)施工工藝要求較高，建筑高度較高時(shí)對(duì)穩(wěn)定不利，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用高。

結(jié)論

經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，連續(xù)剛構(gòu)橋外形美觀，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，且施工進(jìn)度快，工程造價(jià)低，有成熟的施工工藝;連續(xù)剛構(gòu)橋穩(wěn)定性好，不用設(shè)置過(guò)多的橫向聯(lián)系，且橫向應(yīng)力分布均勻。墩梁固結(jié)節(jié)省了大型支座的昂貴費(fèi)用，減少了墩及基礎(chǔ)的工程數(shù)量，并改善了結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的受力特性。因此選擇方案一作為優(yōu)選方案。

參考文獻(xiàn)

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