研究裝配式橋梁的設計重點

李 鵬

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

1 裝配式橋梁上部結構設計

根據以往工程經驗，對于沒有特殊要求的橋梁，可使用經濟性突出的預制預應力混凝土空心板，而對于其它的一般橋梁，要通過模擬對比來確定適宜的結構形式。目前常用的裝配式結構主要為T梁、空心板和小箱梁。對于橋梁跨徑，當為中小型橋梁時，采用20 m的跨徑即可；當橋梁長度相對較大時，采用25 m和30 m兩種跨徑；而對于上跨公路或存在通航要求的橋梁，需采用30 m和40 m兩種跨徑。

當跨徑為20 m時，T梁梁高1.5 m，混凝土和鋼材用量分別為5.76 m3/m、1 533.0 kg/m，造價為17 430萬元；小箱梁梁高為1.2 m，混凝土和鋼材用量分別為5.10 m3/m、1 362.5 kg/m，造價為16 891萬元；空心板梁高為0.95 m，混凝土和鋼材用量分別為6.89 m3/m、1 517.5 kg/m，造價為18 666萬元。當跨徑為25 m時，T梁梁高1.7 m，混凝土和鋼材用量分別為6.13 m3/m、1 667.9 kg/m，造價為17 815萬元；小箱梁梁高為1.4 m，混凝土和鋼材用量分別為5.58 m3/m、1 445.5 kg/m，造價為18 192萬元。當跨徑為30 m時，T梁梁高2.0 m，混凝土和鋼材用量分別為6.72 m3/m、1 677.6 kg/m，造價為19 811萬元；小箱梁梁高為1.6 m，混凝土和鋼材用量分別為5.95 m3/m、1 489.5 kg/m，造價為19 145萬元。當跨徑為40 m時，T梁梁高2.5 m，混凝土和鋼材用量分別為8.79 m3/m、2 078.6 kg/m，造價為25 185萬元；小箱梁梁高為2.0 m，混凝土和鋼材用量分別為7.30 m3/m、1 806.1 kg/m，造價為23 547萬元。

在上部結構方面，采用相同結構形式時，如果跨徑增加，則材料指標也將明顯變大，而當跨徑相同時，以小箱梁的造價為最低。盡管T梁的施工方法比較成熟，有良好的耐久性，吊裝重量也相對較輕，穩定性良好，但由于它的梁高較大，會使橋下凈空明顯變小，增加與橋梁相鄰部分的填方數量和占地，使造價升高，在平原地區，線路范圍內缺土情況往往比較嚴重，橋梁高度會對造價造成很大影響，而對小箱梁而言，雖然它的施工難度相比較大，施工質量控制也有很高難度，但能降低造價，有更加顯著的經濟效益。

2 裝配式橋梁下部結構設計

在裝配式橋梁的下部結構設計中，要保證下部結構整體強度、剛度與穩定性，此外還要考慮景觀、通航及水文等方面的要求。

(1)橋墩以柱式墩和樁基礎為宜，其中，樁基礎大多采用鉆孔灌注樁，并宜按照摩擦樁設計。

(2)橋臺以肋板式或樁柱式為宜。

(3)橋墩系梁尺寸需根據墩徑和樁徑確定，比如，當橋梁的墩徑和樁徑分別為120 cm、150 cm時，系梁尺寸為高×寬=150 cm×120 cm；當橋梁的墩徑和樁徑分別為130 cm、150 cm時，系梁尺寸為：高×寬=150 cm×120 cm；當橋梁的墩徑和樁徑分別為140 cm、150 cm時，系梁尺寸為：高×寬=150 cm×120 cm；當橋梁的墩徑和樁徑分別為150 cm、180 cm時，系梁尺寸為：高×寬=160 cm×140 cm。當墩身高度超過7 m時，要在樁頂部位設置系梁，而當墩身高度超過20 m時，要在墩身的中央設置一個中橫系梁，此時需要注意，為了保證橋梁的美觀性，相鄰的兩個橋墩上的系梁要處在相同的水平線。

(4)當跨徑為20 m時，墩高不能超過12 m，蓋梁尺寸應為寬度×高度=160 cm×130 cm，柱徑和樁徑分別為120 cm、150 cm；當跨徑為25 m時，墩高不能超過15 m，蓋梁尺寸應為寬度×高度=170 cm×140 cm，柱徑和樁徑分別為130 cm、150 cm；當跨徑為30 m時，墩高不能超過15 m，蓋梁尺寸應為寬度×高度=180 cm×160 cm，柱徑和樁徑分別為140 cm、150 cm；當跨徑為40 m時，墩高不能超過20 m，蓋梁尺寸應為寬度×高度=200 cm×180 cm，柱徑和樁徑分別為150 cm、180 cm。

(5)采用肋式橋臺和小箱梁時，當跨徑為20 m時，蓋梁的厚度和寬度分別按照120 cm、160 cm控制；當跨徑為25 m時，蓋梁的厚度和寬度分別按照120 cm、160 cm控制；當跨徑為30 m時，蓋梁的厚度和寬度分別按照130 cm、160 cm控制；當跨徑為40 m時，蓋梁的厚度和寬度分別按照140 cm、160 cm控制。

3 裝配式橋梁跨徑比選

制定以下三套方案。

方案一：使用1孔跨徑為20 m的小箱梁，整體結構為先簡支后連續，將墩高確定為8.8 m。橋梁的下部結構采用雙圓柱墩，墩徑1.3 m，基礎采用樁徑為1.5 m、平均樁長為45 m的樁基礎；

方案二：使用1孔跨徑為25 m的小箱梁，整體結構為先簡支后連續，將墩高確定為8.6 m。橋梁的下部結構采用雙圓柱墩，墩徑1.4 m，基礎采用樁徑為1.6 m、平均樁長為50 m的樁基礎；

方案三：使用1孔跨徑為30 m的小箱梁，整體結構為先簡支后連續，將墩高確定為8.4 m。橋梁的下部結構采用雙圓柱墩，墩徑1.6 m，基礎采用樁徑為1.8 m、平均樁長為55 m的樁基礎。

以上三套方案的上部結構均采用強度等級為C50的混凝土、普通鋼筋和鋼絞線，而下部結構均采用強度等級為C30的混凝土和HPB300、HRB335兩種鋼筋，這三套方案的建安費分別為：方案一為37 470元/m；方案二為37 377元/m；方案三為40 063元/m。由此可以看出，這三套方案當中，方案一和方案二在建安費上并沒有太大差別，而當跨徑增加到30 m后，建安費大幅增加。

當施工條件完全相同時，對于墩高約12 m的橋梁，跨徑為25 m的小箱梁和跨徑為20 m的小箱梁相比，盡管吊裝重量大，但更加經濟，因此，在綜合考慮各方面因素的情況下，跨徑以25 m為宜、上部結構以小箱梁為宜、橋臺以肋板式橋臺為宜，而橋墩以樁柱式橋墩為宜，這樣能在保證安全和質量的基礎上，降低成本，提高橋梁的經濟性。除此之外，橋梁設計還要嚴格遵循下列基本原則：技術可行、安全可靠、經濟適用、造型美觀和利于環保，同時還應充分考慮路橋配合，理論上橋梁要服從于路線，而且橋梁的線形要和路線的線形保持一致。

4 結 語

綜上所述，裝配式橋梁是當下比較主流和發展速度較快的一種，而為了保證裝配式橋梁質量，需要以做好橋梁設計為前提，通過全面且詳細的設計，使裝配式橋梁施工得以順利完成，并達到預期的質量和經濟效果，從而進一步促進裝配式橋梁發展，使其在更多更復雜的環境條件下使用。