谈山区高速公路桥梁设计.doc

1 谈山区高速公路桥梁设计摘要结合山区高速公路特点, 介绍山区桥梁设计中跨径选择原则,墩、台、基础和结构体系宜采用的形式以及桥梁和路基之间的关系。主题词山区高速公路标准跨径横断面曲线半径桥墩桥台基础路基随着我国经济建设的发展, 特别是西部大开发战略的实施, 我国在山区修建的高速公路越来越多, 山区高速公路地形地质复杂, 构造物多, 桥梁隧道总长占路线长度的比例大,有的山区高速公路,桥隧比例高达 70% — 80% 。所以要设计成功一条山区高速公路, 设计好其中的桥梁部分就显得十分重要。 2 1 、山区高速公路的主要特点山区高速公路的主要特点是地形地质复杂。地形复杂,表现为地面高差大, 变化频繁, 横坡陡; 地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤气地层等不良地质。受此影响, 路线布设时平纵横三个方面都受到约束, 一般就是平曲线多,平面半径小,纵坡大,桥梁比例高,横坡陡, 半边桥和高挡墙多。山区高速公路桥梁也相应具有上述特点, 弯坡桥多, 高墩大跨多, 墩台形式多, 设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。 2 、桥梁与路基的关系 桥梁跨越方案与高填方路基方案的比较山区高速公路桥梁很多不受水文控制而只受地形控制,因不宜采用路基方案而设置为高架桥,路桥设置界限问题, 一直是难以把握的关键问题,也是影响公路造价的问题。路 3 基规范强调, “路基中心填方高度超过 20m 时,宜和桥梁做方案比选。”, 项目实际运作中, 往往由于工期紧, 或认为桥梁跨越方案安全省事, 就直接考虑桥梁方案。实际上, 对于地质情况较好, 虽然填方中心高度为 30m , 但收敛较快的 V 型峡谷, 且桥隧相连地段, 为消化隧道废方, 考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济, 因为这样的地形架桥, 场地局促, 难度大, 横纵坡陡, 极易引发边坡不稳; 而对于宽而平缓地段, 虽然填方高度只是 20m 左右, 但如果需跨标段借方, 且运距远, 填方基底还需花大量资金处理的路段, 反而考虑桥梁方案可能更安全更经济。所以笔者认为, 山区高速公路路桥界限, 不能一概而论, 对于填土高度超过 20m 的路段,应根据地形、地质、前后构造物、前后路段的废方量、工程造价等进行综合比选后决定是否设置桥梁。不能图快图省事,直接考虑桥梁方案。 半边桥与挡墙的关系山区高速公路地形横坡陡峭,虽然可以通过设计为左右幅路基不一样高的错台路基来处理, 但有时由于左右幅路基横向交通要求, 需要设置转向车道, 错台式路基方案不易实 4 现, 这时就不可避免地会出现半边桥。当最低一侧填土高度 15m 左右时,应综合地形、地质将加筋挡墙,锚杆挡墙、弃土方案与半边桥做综合比较后决定是否设置桥梁。 3 、结构体系特性为了保证行车舒适,结构耐久适用,山区高速公路标准跨径大中桥一般均采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系。全刚构体系由于一座桥梁墩高相差较大, 需通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩受力, 这样一来, 桥墩尺寸种类就比较多, 美观性降低, 施工相对麻烦一些。全连续结构联长不能太长, 舒适性差, 墩台水平位移较大, 墩柱尺寸需设计的相对大一些, 材料较费。根据地形, 将中间墩高较高, 刚度相差不大的相邻几个桥墩固结起来, 利用其柔性适应桥墩所受的水平力, 较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座, 形成连续梁。这样的刚构一连续体系, 高墩、矮墩的受力性能都得到了改善,且适应地形特点。山区高速公路桥梁多为弯、坡桥,曲线梁桥在弯扭耦合作 5 用下, 具有沿某一不动点变形的趋势, 单向行驶的大纵坡长桥在长期反复的汽车制动力作用下, 梁体具有沿汽车行驶方向滑移的趋势, 如果采用全连续结构, 即上下构之间为橡胶支座连接时, 这种滑移趋势往往造成梁体受力不平衡, 支座脱空甚至破坏, 从而导致梁体开裂。因此山区高速公路桥梁宜采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系,既适应平面线形,又适应桥梁受力特点。 4 、桥梁上部构造设计 一般设计原则山区高速公路, 桥梁所占比重大, 但一般来讲, 大跨径桥梁方案毕竟是少数, 绝大部分还是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。大跨径桥梁一般是控制因素不同,方案也各不相同, 具有较强的个性特征, 而标准跨径桥则更多的是具有共性特征, 所以本文重点探讨标准化、装配化桥梁的设计。 6 山区高速公路桥梁常用标准化、装配化跨径有 16、 20、 25、 30、 40、 50m ,横断面形式有空心板、 T 梁、小箱梁等。对于跨径小于 30m 的, 有空心板、小箱梁、T 梁等三种结构可以选择, 对于 40、 50m 跨径, 根据梁的受力特点, 宜采用 T 梁。 30m 以下, 同一种跨径, 究竟应当采用哪一种横断面形式,