山區高速公路裝配式混凝土橋梁方案比選分析

摘要：結合當下山區高速公路裝配式混凝土橋梁發展現狀，文章以云南瀾滄至孟連高速公路為工程背景，從投資、施工、運營等角度，對不同墩高下的裝配式混凝土橋梁的適宜跨徑進行對比分析，選出不同墩高下的最優橋型方案，為山區高速公路裝配式混凝土橋梁方案比選提供參考。

關鍵詞：山區；高速公路；裝配式橋梁；估算指標；影響分析

中圖分類號：U448.33 A 40 134 2

0 引言

近年來，隨著國家及地方對高速公路建設的投入逐年加大，國家高速公路建設里程現已突破14萬km，極大地完善了國家高速公路網，改善了人們的出行方式，為國家及地方經濟發展提供了強有力的保障。而對于地形復雜的偏遠山區，因地勢起伏較大、地質條件復雜，山區高速公路橋隧比非常高，一般＞60%，更高者達80%，如此大的橋隧比也直接決定了山區高速公路高昂的造價［1-2］。而中小跨徑裝配式混凝土橋梁在山區橋梁中占據了主導地位，占總橋梁比例＞85%。因此，對標準化程度高、施工便利、造價經濟的裝配式混凝土橋梁適宜跨徑進行研究，能為山區高速公路裝配式混凝土橋梁方案選取提供參考［3-6］。

本文從山區高速裝配式混凝土橋梁選型出發，以云南瀾滄至孟連高速公路為工程背景，以最大墩高為20 m、40 m、60 m內的裝配式混凝土橋梁為研究對象，從投資、施工、運營等角度分析不同墩高下的裝配式混凝土橋梁的適宜跨徑，選出不同墩高下的最優橋型方案，為山區高速公路裝配式混凝土橋梁方案選取提供一定的參考與借鑒。

1 工程概況

該工程為云南省公路交通網規劃中的骨架路網，是連接滇西、滇南通往省外和國外的重要通道，路線起點位于瀾滄縣富本村附近，總體由東北向西南布線，止于K48+400處孟連縣芒掌村北側。全長48.46 km，主線共設置橋梁17 250/44座，橋梁設計寬度為12.5 m（單幅），全為大橋，常規橋梁占比＞95%。

工程全線地處云南西南部，屬橫斷山脈怒山山系南緣，自然環境地表崎嶇，群山連綿。工程所在地最高點與最低點相對高差＞500 m，區域內為淺切割中山區，部分地區發育構造盆地，地層褶皺變形強，斷裂構造發育且密度高，地質構造情況非常復雜。此外，工程區地震動峰值加速度為0.15～0.2 g，

工程場地屬于未來潛在強震危險性較高的區域，必須考慮強震活動可能導致的地表錯動、強地震動和伴生地質災害問題。

為在如此復雜的山區環境中選擇合適的裝配式混凝土橋型，應遵循以下基本原則：

（1）橋型方案應簡單、受力明確、自重輕、剛度適中、質量分布均勻和便于修復。

（2）橋型方案應注重橋梁高跨比的比選，進行詳細的經濟性對比，在無特殊要求時盡量采用經濟跨徑，以降低工程造價。

（3）橋型方案應充分考慮山區惡劣的施工環境，方便施工，盡可能地縮短工期，加快工程進度。

（4）橋型方案應從全壽命周期出發，考慮后期養護的難易程度。

基于上述選型原則，下文將從投資、施工、運營等角度出發，分析最大墩高為20 m、40 m、60 m內的裝配式混凝土橋梁的適宜跨徑，選出不同墩高下的最優橋型方案。

2 最大墩高20 m內橋型方案比選分析

統計同類型山區高速公路裝配式混凝土橋梁高跨比可知，一般情況下，最大墩高20 m內橋梁跨徑選擇標準為20 m、30 m兩種，以該項目120 m橋長為例，對6×20 m連續T梁、6×20 m連續小箱梁、4×30 m連續T梁、4×30 m連續小箱梁這4種裝配式混凝土橋梁，分別從主材工程數量、單片梁吊重、施工難易程度、養護難度、運營效果等方面進行比選分析，結果如表1所示。

對于最大墩高20 m內山區裝配式混凝土橋梁，分析表1可知：

（1）從投資角度出發來看，30 m跨徑橋梁鋼材及鋼絞線用量均高于20 m跨徑橋梁，但錨具（套）及混凝土方量低于20 m跨徑橋梁，總體造價30 m跨徑橋梁高于20 m跨徑橋梁，且T梁高于小箱梁，總體評價是20 m跨徑小箱梁最經濟。

（2）從施工角度出發，下構基本為圓柱墩，可直接立模施工，上構采用架橋機施工，施工難易程度相當，但20 m跨徑橋梁單片梁吊重更輕，跨徑更短，運梁及吊梁更快捷，對施工場地及便道要求更低，且安全性更好，總體評價是20 m跨徑橋梁更優。

（3）從后期養護及運營角度出發，兩種跨徑橋梁整體性均較好，行車舒適，易養護，20 m跨徑橋梁支座、橋墩等構件較多，總體養護難度稍高于30 m跨徑橋梁。

總體評價，對于最大墩高20 m內山區裝配式混凝土橋梁，20 m跨徑小箱梁綜合指標最優，推薦采用。

3 最大墩高40 m內橋型方案比選分析

統計同類型山區高速公路裝配式混凝土橋梁高跨比可知，一般情況下，最大墩高40 m內橋梁跨徑選擇標準為20 m、30 m兩種，以該項目240 m橋長為例，對12×20 m連續T梁、12×20 m連續小箱梁、8×30 m連續T梁、8×30 m連續小箱梁這4種裝配式混凝土橋梁，分別從全橋主材工程數量、單片梁吊重、施工難易程度、養護難度、運營效果等方面進行比選分析，結果如表2所示。

對于最大墩高40 m內山區裝配式混凝土橋梁，分析表2可知：

（1）從投資角度出發，20 m跨徑橋梁下構高墩數量多，鋼材及混凝土用量高于30 m跨徑橋梁，總體造價20 m跨徑橋梁高于30 m跨徑橋梁，且T梁高于小箱梁，總體評價是30 m跨徑小箱梁最經濟。

（2）從抗震性能、施工角度出發，當墩高＞30 m時，高烈度抗震區橋墩一般為等截面方墩，需采用液壓爬模施工，施工難度較大，20 m跨徑橋梁施工周期較長。

（3）從后期養護及運營角度出發看，兩種跨徑橋梁整體性均較好，行車舒適，易養護。

總體評價，對于最大墩高40 m內山區裝配式混凝土橋梁，30 m跨徑小箱梁與30 m跨徑T梁綜合指標相差不大，30 m跨徑小箱梁最優，推薦采用。

4 最大墩高60 m內橋型方案比選分析

統計同類型山區高速公路裝配式混凝土橋梁高跨比可知，一般情況下，最大墩高60 m內橋梁跨徑選擇標準為30 m、40 m兩種，以該項目240 m橋長為例，對8×30 m連續T梁、8×30 m連續小箱梁、6×40 m連續T梁、6×40 m連續小箱梁這4種裝配式混凝土橋梁，分別從全橋主材工程數量、單片梁吊重、施工難易程度、養護難度、運營效果等方面進行比選分析，結果如表3所示。

對于最大墩高60 m內山區裝配式混凝土橋梁，分析表3可知：

（1）從投資角度出發，30 m跨徑橋梁下構高墩數量相對多，鋼材及混凝土用量高于40 m跨徑橋梁，總體造價30 m跨徑橋梁高于40 m跨徑橋梁，且T梁均低于小箱梁，總體評價是40 m跨徑T梁最經濟。

（2）從抗震性能、經濟性及施工角度出發，當墩高＞40 m時，高烈度抗震區橋墩一般為變截面方墩，采用液壓爬模施工，施工難度大，30 m跨徑橋梁下構施工周期更長。

（3）從后期養護及運營角度出發，兩種跨徑橋梁整體性均較好，行車舒適，易養護。

總體評價，對于最大墩高60 m內山區裝配式混凝土橋梁，40 m跨徑T梁綜合指標最優，推薦采用。

5 結語

本文對不同墩高下山區高速公路裝配式混凝土橋梁合理跨徑選擇進行了分析，根據不同的墩高，橋型方案選擇原則如下：

（1）當墩高≤20 m時，宜選用20 m小箱梁。

（2）當20 mlt;墩高≤40 m時，宜選用30 m小箱梁（當墩高整體偏高時可以考慮T梁）。

（3）當墩高＞40 m時，宜選用40 m T梁。

根據本項目地形特點，山體陡而直，普遍墩高＞30 m，通過綜合比較，在滿足跨越功能的前提下，全線裝配式混凝土橋梁采用整體造價低、方便規模化及標準化施工的30 m、40 m T梁這兩種標準跨徑。但對于一段區域內分布比較集中的橋梁，應盡量采用同一種跨徑橋型，以便利用有限的施工場地進行大規模的工廠化施工，從而降低工程造價，提高工程質量。

參考文獻

［1］江林雁.山區中小跨徑橋梁選型設計研究［J］.交通世界，2020（10）：96-97.

［2］李 新.山區高速公路中小跨徑橋梁設計［J］.西部交通科技，2021（9）：151-154.

［3］翟曉亮，陳定市.中小跨徑橋梁結構形式優選［J］.中外公路，2018，38（3）：185-189.

［4］郭 江.工程造價在橋梁設計方案比選中的應用［J］.建設科技，2018（7）：102-103.

［5］李志軒，李志峰，王 磊.標準跨徑裝配式橋梁估算指標研究［J］.山東交通科技，2021（2）：118-119.

［6］張 偉，王學軍，高 猛.山區高速公路裝配式橋梁方案比選研究［J］.山東交通科技，2021（1）：104-106.

收稿日期：2023-01-15