摘要:山区公路桥梁应结合地形、地质、施工技术和机械设备、地面交通组织情况、以及桥梁美学、工程造价等方面的因素来综合选定。根据本工程实际情况,跨径主要采用20m、30m、40m,对于个别受桥下被跨越障碍物控制的桥梁可适当加大跨径。桥型主要采用梁式结构体系,而当受桥下被跨越障碍物控制或高墩位置的桥梁可采用现浇预应力混凝土连续梁或连续刚构。桥梁总体设计思路:首先需要对桥位区域的地形、地质条件,施工条件、难度,自然条件经过多次踏勘才能确定最佳桥位。其次还需要对路线平纵、养护条件、后期运营造成安全隐患、结构受力,同时遵循“安全、经济、适用、美观”的原则确定最适合桥型,最后才是进入内业设计工作。希望本工程能为以后类似工程提供一定参考。
关键词:山区公路桥梁、桥梁总体设计思路、桥位选择、桥型方案
1工程概况
本项目是四川省地形、地质较复杂的一条山区一级公路。据有典型的桥隧构筑物较多(桥梁占路线总长的27.5%),技术难度大施工组织困难的特点。测设标段路线全长12.1km,设计时速:40km/h,桥梁宽度:整体式路幅21m(分离式10.25m)。桥梁3328.23m/14座,其中特殊桥梁250m/1座,特大桥1030/1座。
2 桥位选择
本项目路线起伏较大,为了减少长大纵坡,其中大包山特大桥就是在山头展线布设。在公路选、定线时,桥位选择主要坚持以下原则:
1)满足桥梁两头接线顺畅的需求;
2)结合地形、地质充分考虑桥台的稳定性;
3)结合桥型和桥跨考虑平纵组合对桥梁结构受力的影响;
4)桥墩尽量避开陡崖布置;
5)对中、小桥随路线布置的原则。
3.桥型方案
所在区域沟谷较多,相对高差较大,在跨越主要河流及沟谷时,桥梁一般不受洪水位控制。特大桥、大中桥的桥型及桥长主要受地形、地质、河谷(沟)、路线平纵、施工及养护条件控制,同时遵循“安全、经济、适用、美观”的原则进行综合考虑。
3.1 设计原则
(1)桥梁跨径的选择必须结合地形、地质、施工技术和机械设备、地面交通组织情况、以及桥梁美学、工程造价等方面的因素来综合选定。根据本工程实际情况,跨径主要采用20m、30m、40m,对于个别受桥下被跨越障碍物控制的桥梁可适当加大跨径。
(2)桥梁结构主要采用预制安装的标准化结构,以便进行工厂化施工管理,并能提高工程质量、降低工程造价、加快施工进度。本项目,桥型主要采用梁式结构体系,而当受桥下被跨越障碍物控制或高墩位置的桥梁可采用现浇预应力混凝土连续梁或连续刚构。
(3)本项目所经区域地形、地质情况复杂,项目区内主要工程地质问题有:有崩塌、坍塌、滑坡、顺层等。该类型场地设置桥梁时,桥梁方案须会同路线、路基、地质等相关专业会审来确定。
(4)在地形横坡较陡的路段,可适当采用半路半桥方案,但前提是必须保证横向边坡的稳定性。
3.2上部结构
为适应四川省一级公路标准化设计理念,为方便施工、加快进度,标准跨宜采用装配式结构,本项目主要采用装配式预制小箱梁、T梁。
对于地质、水文条件较好的一般高架桥总体布置原则如下:(以下墩高指全桥普遍墩高H)
①H≤20m时,优先采用20m跨简支小箱梁。
②20m<H≤35m时,优先采用30m跨简支T梁。
③H>35m时,优先采用40m跨简支T梁。
④受地面被跨越障碍物控制的特殊桥工点,可采用大跨径现浇连续梁或连续刚构。
⑤H≥70m(当多个墩高大于70m)时,结合地形、地质情况可以采用现浇预应力砼连续刚构,采用挂篮悬浇施工。
3.3下部结构
(1)基础
下部结构应根据地质情况选用桩基础或扩大基础,并应对桩基础和扩大基础在结构受力、经济性、施工难易程度、环保影响等方面等进行比较。
基础选择原则:
1)基岩裸露或覆土较浅路段,一般选用明挖扩大基础。
2)基岩埋深较深(大于5m)或地形起伏较大,不宜明挖处,宜采用桩基础。
(2)桥墩
本项目桥墩宜选用外观简洁、施工简单的墩型。
1)主线桥桥墩总体选用原则如下:
① 墩高H≤40m时,采用双圆柱式桥墩;
② 墩高H>40m时,采用等截面空心薄壁墩。
③ 墩高H>70m时,采用变截面空心薄壁墩。
(3)桥台
桥台根据地形、地质情况可选用柱式台、肋板式台、挡土台及重力式片石混凝土U型桥台。考虑地面横坡影响,外侧最高处桥台高度按8m控制(部分特殊地段桥台高不超过14m)。
4特殊大桥方案
陡冲子大桥作为本项目的控制工程,桥面与谷底高差达到72m左右,所跨山谷地形陡峭,大里程岸还存在危岩。针对桥位处的地形、地质条件复杂,施工条件差、难度大,根据桥位区域的自然条件,综合考虑路线的总体走向,经过多次踏勘及路线研究,确定最佳桥位方案。
桥型方案一采用30+3×40+30m的预应力T梁跨越,本方案最经济,但3号桥墩距离危岩面太近,虽然可通过工程措施排除部分危岩,但在河流的下蚀作用和侧蚀作用下势必对3号桥墩的后期运营造成安全隐患。
图1 30+3×40+30m的预应力T梁方案
桥型方案二采用48+84+48米的预应力混凝土连续桥跨越,本方案最大的有点是避开了河谷及危岩面,但本方案的最大问题在于两个主墩的桥墩高差达到34m对桥梁的结构受力不利。
图2 48+84+48米的预应力混凝土连续桥方案
桥型方案三采用2×83m跨采用预应力砼T型刚构桥,本方案成功的避开了大里程岸的危岩面,也解决了桥梁结构受力问题。本桥还做过拱桥方案但最终选定本方案作为施工图方案。
图3 2×83m跨采用预应力砼T型刚构桥方案
5结语
随着国民生产总值的提高,人们对物质文化追求的不断提高,为了节约旅客时间,减少了交通事故,全面开启山区高等级公路的时代。作为一名合格的桥梁设计者,不但要具备必要的设计能力,而且应该懂得总体设计思路。首先需要对桥位区域的地形、地质条件,施工条件、难度,自然条件经过多次踏勘才能确定最佳桥位。其次还需要对路线平纵、养护条件、后期运营造成安全隐患、结构受力,同时遵循“安全、经济、适用、美观”的原则确定最适合桥型,最后才是进入内业设计工作。希望本工程能为以后类似工程提供一定参考。
参考文献:
[1]上海市政工程设计研究院总院主编.桥梁设计工程师手册.人民交通出版社,2007
[2]廖朝华主编.墩台与基础(第二版).人民交通出版社,2013
[3] JTG D60-2015 公路桥涵设计通用规范
作者简介:唐小凡(1983-),男,四川成都人,工程师,学士,从事桥梁工程设计工作
论文作者:唐小凡
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签:桥梁论文; 地形论文; 方案论文; 地质论文; 预应力论文; 桥墩论文; 桥台论文; 《基层建设》2018年第29期论文;