摘要：随着人们生活水平在不断的提高，对于公路的使用在不断的加大，公路桥梁桥型上部结构方案设计直接关系到桥梁的质量、安全、美观和经济，是桥梁设计中的重点。详细阐述了公路桥梁上部结构方案设计目标与影响因素、桥型上部结构方案设计的原则，结合工程案例探讨了桥梁上部结构选型，为解决公路桥梁桥型上部结构方案设计问题提供借鉴。
关键词：公路；桥梁；桥型；上部结构
引言
随着经济全球化的深入，我国科学信息技术也得到了显著提升，逐渐蔓延到各行各业。目前公路桥梁桥型上部结构方案设计缺乏专门系统研究，因此对公路桥梁桥型上部结构方案设计问题进行研究具有重要的工程应用价值。公路桥梁作为我国各省市衔接的重要枢纽，受到了越来越多人的重视。其中，公路桥梁上部构造加固技术及施工工艺逐渐成为了国民关注的焦点问题。
1公路桥梁桥型下部结构方案设计原则
公路桥梁桥型下部结构方案设计的内容主要有基础、桥台、桥墩、环境与桥梁的协调性、施工与技术的可行性分析以及工程经济性分析。公路具有多变的地形，表现为横坡陡、变化频繁、变化频繁；复杂的地质条件，表现为存在泥石流、陡崖、滑坡、岩溶等不良地质，风化程度差别大的岩石；受限的施工场地和较差的施工条件，表现为沟壑纵横，地形起伏大，场地布设难，不便使用大型施工机具；脆弱的自然生态，应避免对山体的大挖大填。因此，公路桥梁桥型下部结构方案设计应遵循以下原则：1）桥型下部结构方案设计应能与环境相协调，美观经济，技术可行，便于施工，安全可靠，安全。2）桥型下部结构方案设计应结合环境、地质、水文等条件，根据公路通航等级、功能、抗洪防灾、运行能力、公路等级等进行。例如地形复杂的，应采用最经济、最简单的方案，合理设墩，避免高填深挖，以适应交通运输条件和恶劣环境；桥址地质情况好，为减少对自然环境的破坏、工程量和施工难度，宜选用轻型桥台或桥墩。3）桥型下部结构方案设计时，应选用多种桥型进行方案比选，合理确定墩台位置、桥台填土高度。除考虑桥孔布设的合理性外，还要充分考虑桥梁对修建地区自然环境的影响，要与自然环境协调，力求桥型的美观。
2公路桥梁桥型上部结构方案设计
2.1先简支后结构连续体系与简支体系
该类上部结构可预制装配，标准化施工，施工简便、造价经济，是公路常规桥梁设计中常用形式。常采用小箱梁、预制空心板、T梁等断面形式。小箱梁因抗震、抗扭性能好，结构刚度大，外形美观，应用十分广泛，常用跨径有40、30、25m三种。预制空心板一般跨径不超过25m，建筑高度小，能减小桥头路基填土高度，是中、小桥梁上部结构的首选。T梁经济性较好，截面受力很合理，但抗震性能、景观效果较差，建筑高度大，在桥下净空无限制、无抗震要求时选用。
2.2桥台设计选型
桥梁桥台设计主要是依据桥台所处的地质、地形条件，一般采用柱式台、肋板式台、轻型一字台等。当纵向地面较陡时，可按照地质条件选用柱式台或轻型一字台，以方便结合桥梁布孔把桥台放入挖方段，利于桥台稳定；当地面横坡度较大时，可按照地形情况选用挡土墙与桥台组合的组合式桥台；当桥台所处地形便于设置台前锥坡时，如果桥头填土超过5m，宜选用肋板式台，如果桥头填土低于5m，宜选用柱式台。考虑一般地形陡峭段，大挖、大填会造成大面积植被破坏，引发各种地质灾害，宜采用柱式台，并把桥台放在挖方地段，以减小锥坡防护工程量，利于桥台安全。
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2.3预应力混凝土梁的悬臂浇筑
在悬臂式浇筑梁体混凝土的过程中，若桥梁整体与桥墩之间没有刚性连接，就必须要把桥梁墩顶梁段跟桥墩之间临时进行固定。在对桥墩两侧进行悬臂浇筑时，应保证桥墩两侧浇筑程度的一致性、对称性和平衡性。在悬臂浇筑过程中，应严格按照图纸规定进行浇筑，精准预测两侧桥墩的梁体和施工设备中的重量差距，及其在两侧桥墩所存在的弯矩差。在浇筑混凝土的过程中，挂篮后方要准确固定在已完工的梁段上，在挂篮进行前移时，抗倾覆稳定系数应大于等于1.5。除此之外，在挂篮上浇筑混凝土的过程中，也应保证其抗倾覆稳定数值。以浇筑梁段混凝土为例，在浇筑过程中，应从桥梁前端开始逐渐向桥梁后方浇筑，使其在桥梁浇筑的梁段底部和上一段浇筑段相接合。前段模板的接缝应与后段模板的接缝接合严密。在合拢段的过程中，应把合拢段的两端进行临时固定，所采用的固定装置必须能承受预应力所产生的摩阻力。临时固定的连续刚构合拢段的两端必须要能承受在合拢段浇筑过程所产生的温差变化和截面温差的影响力度。除此之外，墩身也应如此，在合拢段过程中，合拢段混凝土可加入适量的早强剂及减水剂，混凝土浇筑结束后必须立即养生，若不进行养生，其温度会出现骤降，然后产生裂缝、下陷、坍塌等现象。
2.4桥墩设计选型
桥梁桥墩根据墩高、地形和上部结构形式，多采用薄壁墩、方柱墩、圆柱墩。当桥墩高度超过35m时，宜采用薄壁墩，以利于墩身稳定。当桥墩高度不超过50m时，宜采用等截面薄壁实心墩，以利于施工；当桥墩高度超过50m时，宜采用变截面或等截面薄壁空心墩，以利于增大墩身刚度。当桥墩高度小于35m时，宜采用圆柱墩，该类墩可通过改变柱径大小来满足墩高不同的桥墩受力要求，以便于控制施工质量，施工方便。可通过设置柱间系梁、桩顶横向系梁调整墩身刚度。方柱墩虽然刚度比圆柱墩大，但桩基础与墩身连接需要设置承台，施工相对圆柱墩麻烦，在复杂地形下，会增加山体开挖量，在桥梁中一般较少使用。桥梁桥墩选择主要应考虑墩高、上部结构形式、地形、工期、景观等因素。当墩高大于50m时，宜选用空心薄壁矩形墩，此类较为经济；当墩高小于50m时，宜选用圆柱形柱式墩，以方便施工，景观要求高时，可考虑采用方柱形柱式墩或Y型墩。
2.5连续刚构及连续梁体系
桥梁跨越U形深谷时、装配式结构已不适应，宜优先选用大跨径连续梁体系、无支架施工；墩高大于30m时，为改善上部结构受力，可考虑墩梁固结；以降低造价。桥梁位于小半径曲线上时，因需要加宽和超高，应优先采用现浇连续箱梁。
2.6体外预应力加固技术
以粗钢筋钢绞或者高强度钢丝等钢材为施工道具，对桥梁的上部结构施加合理的体外预应力是体外预应力加固技术的实质。通过体外预应力的实施，可以实现优化旧桥的性能并加大其承载重量的目标。增加了实际操作经验的同时还获得了精确的参考数据信息，优化了设计理论体系，为建设桥梁提供了参考依据。
结语
公路桥梁桥型上部结构方案设计应该认真考虑桥型上部结构方案设计目标与影响因素，准确把握好桥型上部结构方案设计的原则，根据桥梁所在地的地形地貌、交通运输条件等环境条件及项目要求，选用多个比选方案进行经济比选，才选出经济合理、安全可靠的设计方案。
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论文作者:辛辉,唐治渠
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：桥梁论文; 桥台论文; 桥墩论文; 结构论文; 方案设计论文; 公路论文; 地形论文; 《防护工程》2018年第32期论文;