山區高速公路橋梁超高墩超小半徑橋梁設計

文/傅珂

1 前言

超高墩超小半徑橋梁在我國較為少見，由于該類型橋梁設計方案要求高，工藝技術操作嚴格，所以其應用范圍比較窄。但是，針對施工環境位置不佳、施工地形復雜區域而言，通過此類橋梁結構形式能夠改善地質環境問題。超高墩超小半徑橋梁設計要掌握一定的科學性，因此本文對該橋梁設計方案進行分析，對比出有效的設計方案，對促進項目工程開展有積極作用。

2 項目實例

某公路橋梁項目位于江西省內，作為交叉線路的主要樞紐互通工程，該橋梁全長1.7km，橋梁大墩高度設計30m，屬于雙向四車道類型。由于該項目工程地勢險峻，涉及的安全系數、工程質量系數非常高。專家組經過現場勘查后決定采取超高墩超小半徑設計方式進行設計，具體設計方案內容如下文敘述。

3 橋梁方案比選

從本次橋梁項目的平曲線半徑以及橋墩高的尺寸標準，設計環節需要綜合分析多個方面的因素，從而提高設計水平。本次工程中，在下述四種設計方案中進行對比分析，以確定合適的施工方案：方案一，應用小跨徑預制T 梁的結構形式，尺寸為4×24m，架橋機作為主要施工機械；方案二，應用下跨徑橋梁項目方案，尺寸為4×24m，采取移動模架的施工方式進行施工；方案三，應用大跨徑預制T 梁進行施工，尺寸為3×32m，采取架橋機開展項目施工；方案四，應用大跨徑橋梁結構形式，尺寸為3×32m，應用移動模架進行施工。

經過對比分析發現，橋墩高度較高的情況下，下部結構成本會占總橋梁造價較大的比例，所以大跨徑方案成本要比小跨徑方案低。通常來說，預制T 梁的成本較低，因為架橋機的限制條件，當前預制T 梁的結構優先選擇使用大跨徑的方案，其成本和小跨徑預制T 梁相差不大，優勢并不明顯。但是，由于橋跨尺寸較大，選擇小跨徑方案進行施工，總體協調性較差?；谏鲜龇治?，最終確定使用大跨徑橋梁設計方案。

對于小半徑移動模架箱梁結果的施工來說，移動模架過孔作業環節，施工人員要使用牽引繩進行牽引處理，過孔環節應做好配重的調整，此時工作復雜性高，且高空作業危險性較高，在成本相近的情況下，最好選擇使用工藝水平高、安全性好、穩定性高的預制T 梁施工方式。經過全面深入分析，在掌握工程難點、環境需求以及工程造價參數之后，最終本次橋梁選擇使用大跨徑預制T 梁結構進行施工，能夠保證現場施工順利進行，提高施工效果和質量[1]。

4 橋梁設計

4.1 總體及橋寬設計

在總體設計的階段中，設計人員需要考慮到橋梁的應用功能以及橋梁結構的安全穩定性，因此在本橋梁設計重點是和該橋梁的左線進行連接。該橋梁處于特殊地貌條件下，地形變化非常大，沖溝發育非常明顯，在現場施工中存在有U 型溝谷的結構，底部比較寬，需要跨越特大橋梁進行施工。根據設計方案的要求，在上部結構選擇使用的是預應力混凝土簡支T梁結構形式，橋面按照連續結構進行設置，并且下部橋墩的尺寸以及類型，應按照實際工程項目進行確定。橋墩基礎使用的是樁基基礎結構形式，能夠保證整體工程的結構性能合格，同時在橋梁總體設計以及橋梁寬度設計上，為了達到方案預設的要求，施工人員需要深入工程現場，做好相關參數的選擇工作，然后采用BIM 技術進行建模處理，保證各方面參數達到工程實際需求。

本次橋梁項目曲線半徑較小，由于小半徑彎橋的抗傾覆能力不強，因此在應用預制T 梁技術時施工人員需要根據實際情況進行施工，適當做好橋面加寬處理。由于架橋機的主梁工藝方面要求，為了滿足本次橋梁的33m 跨徑T 梁標準，工作人員可以選擇使用曲線半徑R=55m 范圍內，橋寬增加到14.5m。曲線半徑很多都會選擇包絡的方式，大多針對大小半徑曲線連接位置的選擇，同時根據橋梁結構的實際情況再分析兩塊變寬連接方式，合理地確定出結構應用方式。另外，梁體長度應按照要求做出調整，并在選擇內外結構長度時候，根據項目的實際情況進行確定，從而滿足施工變化的要求。此外，橋梁跨徑通過徑向的方式設計，等寬度的結構部分中，相同一個孔內T 梁應該進行平行設置，變寬結構部分利用濕接縫、懸臂長度做好調節處理[2]。

4.2 橋面鋪裝設計

按照設計方案的要求，橋面選擇使用瀝青混凝土方式鋪設施工，厚度尺寸為10cm，采取混凝土現澆施工方式。經過分析發現，由于該橋梁的豎曲線以及平曲線在一定程度上會影響橋梁結構的厚度[3]。因此，跨中最小部位現澆結構厚度為8cm，施工材料為C50混凝土，厚度尺寸逐步向兩側增大。另外，值得注意的是，在橋面鋪裝設計階段，設計人員需要按照工程的設計等級科學計算好厚度以及寬度，確保各方面參數達到設計方需求。

4.3 防撞護欄設計

由于橋面加寬設計的方式，防撞護欄應結合匝道結構形式按照設計標準要求布置在每片主梁結構上，確保鋼筋埋設施工順利實施，同時也能夠達到線形一致性要求。此外，在具體設計上，設計人員需要考慮到防護欄的承載外界撞擊荷載，做好防護欄的高度設計，使其滿足工程需求。

5 橋梁常用施工方法選擇

對于公路橋梁工程而言，在施工的階段中技術的應用要求比較高，因此在技術選擇以及方法應用層面上，設計人員需要從工程項目的經濟性、合理性、科學性、安全性等多個角度出發進行設計，在施工技術選擇上按照工程項目規模、橋梁結構形式合理選擇施工技術，以下為超高墩超小半徑橋梁施工常見技術。

5.1 預制安裝法

在高速公路施工方法選擇的階段，預制安裝方法是常用的一種方式。在預制安裝階段，工作人員需要從裝配化以及標準化層面分析，并選擇合理的預制結構技術。通常情況下，對于預制主梁來說，它占到了整體線路工程80%以上的工程量，所以預制主梁通常都是在預制廠內完成相應的作業，然后采用專業的設備運輸到施工現場進行拼接安裝施工和混凝土澆筑的。因為預制現場的施工條件良好，工程質量可以得到有效控制，且可以實現流水作業，所以其效率高、質量高、成本低。

5.2 搭設支架現澆法

針對變寬、異型或者美觀性要求非常高，且現場預制難度高的橋梁項目，在施工階段中施工人員需要根據實際情況選擇預制結構，如果橋梁的高度不是很高，那么則可以采用搭設支架線架的方法進行主梁結構施工。施工環節應用滿堂支架現澆方式進行施工，期間不會使用過大的預制場地開展施工，也不會使用專業運輸與架梁裝置，可以適應橋梁外形結構，美觀性非常好。因為現場澆筑作業受條件限制，預制結構的質量水平比較差，且并不需要設置大量支架，模板使用量也很少，成本相對較高[4]。同時，在橋梁項目建設階段中，若采用該技術則需要按照橋梁工程地質以及工程特點做好搭設支架現澆方案的優化對比，確保澆筑的方式以及澆筑范圍滿足工程實際需求。

5.3 移動模架法

該方式應用到橋梁跨數比較多、墩高高、橋下凈空有限等現場，可以利用逐孔澆筑方式。該滑動模板的應用方式主要是在組建施工平臺之后安裝自動化設備，其中可以通過啟動制動裝置實現橋梁結構的操作，保證施工能夠有序進行。在橋跨直徑不足50m 的情況，平曲線半徑超過200m 的現澆梁體結構，墩高在30m 以上，經濟性非常好，且可以避免現場模架一次性投入較大的情況，成本較高。

5.4 懸臂施工法

懸臂澆筑施工方法主要是在大型工程項目施工中應用該方式。首先需要設定構建好施工平臺，然后按照平臺施工的需求對懸臂澆筑的工藝進行控制，以此達到整體工程項目的施工要求，但是該方法在應用的過程中工序較多、造價較高。

就當前橋梁工程項目分析可知：由于橋梁的高度超過了規定的設計范圍，并且在受到施工地形條件的影響下，應用滿堂支架現澆方式難以滿足工程的要求；懸臂施工方式在現場作業中會將掛籃逐塊進行項目施工，因為該橋梁項目的平曲線半徑尺寸為55m，橋跨尺寸相對較小，所以無法滿足該標準的要求。經過分析發現，在該橋梁項目中選擇應用預制梁架橋機安裝方式、現澆箱梁移動模架方式，經過對比分析可以確定合適的施工方式[5]。

6 結語

山區高速公路對于改善當地交通狀況有著重要的作用，其能夠提升人們的生活質量，但是施工難度較高，工程的總體效益不足。基于此，本文結合山區高速公路的特點，選擇最佳的施工技術，明確施工方法，以更好地提升山區高速公路的運行質量和水平，保障交通運行的安全性和穩定性，為我國交通事業的發展奠定基礎，同時促進經濟與社會全面發展。