路桥・航运・交通 建材发展导向２０１１年０９月 对某高速公路桥梁设计的探讨 白金萍魏翔 （陕西三秦路桥有限责任公司） 摘要 本文笔者主要是结合某高速公路的工程实例，对公路桥梁设计的主要特点进行了分析，根据桥梁的桥 与跨径、上下部结构作了合理的设计方 案，可供同行参考 关键词：高速公路桥梁；设计原则；上部结构；基础形式 某高速公路为国道主干线，也是地区的主要经济干线，项目所在地 区属山高谷深，地势狭陡。该高速公路路线全长约５７．３ｋｉｎ，桥隧比例约占 路线全长的３７％，工程艰巨。 由于为山区高速公路，地形及地质等自然条件复杂，施工条件困难， 桥梁构造物多，桥梁所占比例较高，桥梁设计质量已经成为衡量设计成 功与否的关键因素之一。结合作者的实际设计工作，谈谈对该高速公路 （７）采用先简支后连续的结构型式。 ３桥型与跨径的选择 （１）该高速公路中桥梁所占比重较大，除跨深谷、河流的特大桥外， 还有大量的受地形的高架桥、高填路基和中小跨径桥梁。由于影响 因素较多，一直不易把握，应结合工程地质、造价、工期等各方面因素综 合考虑。 桥梁设计的几点认识。 （２）在高速公路上，桥梁设计的指导思想应立足于整条线路的桥梁 ｌ高速公路桥梁的主要特点 设计安全、适用、经济、美观、环保，而不是某座桥梁的设计最优 因此要 该高速公路桥梁主要特点为地形、地质复杂，地面高差大，变化频 求在设计桥型、孔跨上尽可能定型化、标准化，以确保施工质量、提高工 繁，横坡陡峭，滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖等不良地质现象普遍存在。 效、节约成本，在施工方法上应采用统一预制装配化施工。集中预制可保 桥梁在跨越深谷时往往受桥位场地狭窄的，同时又位于较小半径的 证质量，同时也有利于纵、横坡的调整，除个别连续箱梁外一般不宜采用 平曲线上，因此该高速公路桥梁的普遍特征为弯、坡、斜桥多，高桥墩多， 搭架现浇。 该高速公路桥梁由于受平面线型调整、施工、运输、安装等因素限 墩台形式多。 制，桥梁的跨径不宜太大。上部横断面形式应根据跨径不同选用空心板、 ２桥梁设计原则 Ｔ梁等。对于跨越主线的分离式立交桥、人行天桥，采用现浇连续梁、钢筋 （１）桥梁设计总原则：安全、舒适、经济、美观、环保。 （２）桥梁布设是根据沿线河流及水文地质情况，结合就地取材、施工 混凝土斜腿刚构及钢筋混凝土刚架拱桥等结构，尽量保持与周围环境的 协调。 方便的原则进行方案拟定。 因此在该高速公路桥梁设计中，我们一般采用的是２０ｍ装配式后张 （３）方案拟定及布设除考虑结构本身的合理性外，还应注重与周围 预应力混凝土空心板和２０ｍ先简支后连续空心板和３０ｍ先简支后连续 景观的协调。 （４）尽量采用预制安装的标准化、定型化结构。 Ｔ梁。 （５）注重桥梁高跨比的选择，在无特殊要求时，尽量采用经济跨径。 （６）桥梁方案选择时，应充分考虑施工场地、施工工艺及工期，避免 ４上部结构体系的选择 该高速公路上的桥梁多为弯、坡、斜桥，桥梁上部结构体系的选用致 关重要，目前比较通用的桥梁上部结构形式有以下几种： 设计与施工脱节。 设置片石齿墙等，可基底软土的挤动，从而保持基底的稳定。此方法 的公路路基，应提前进行土方作业，采用加载预压的方法，使其自然沉降 适用于软土层较薄、底部有坚硬土层和施工期紧迫的情况。 （８）综合加固法。即将以上加固处理软基的方法，同时采用其两种以 上，构成综合处治措施。 ４ ｍ程中软土地基的治理 在软土地基上填土存在的问题分为两大类：一类是稳定性的破坏， 另一类是过大的下沉和变形。因此，在公路设计和施工中，要讨论填土的 稳定性和下沉问题，同时还需注意对周围地基的影响。具体要注意以下 几个问题： （１）为使填土稳定，应优先考虑慢速填土； （２）施工时应根据动态观测进行稳定性沉降速度控制； （３）对于沉降问题，应尽可能保证填土设置时间，有效地利用时间效 应： 而趋于稳定，然后在稳定路基上铺筑路面，通车运行。这样可节省许多处 治费用，降低公路造价。但从我国目前公路基本建设的情况看，凡应上马 的工程项目经上级批准立项后，才能拨款进行征地拆迁，一旦开工就要 尽快完成使用。而采用自然沉降法，工期需延长，同时还必须超前对软基 地段做出施工安排，使得经费要先拨、征地拆迁要先办才能顺利进行施 工，达到预期目的。因此，采用自然沉降法，方法虽好，但往往难于付诸实 施。针对目前我国基建程序的具体情况，笔者建议：一方面，在高等级公 路建设项目上开展一些试点工程，使采用自然沉降法的能顺利实施，摸 索出经验，再逐步推广，这不失为一项既有创新又有实际经济效益的举 措；另一方面，对软基的处治技术，应投入一些资金进一步研究，以找到 更新、更好、更快、更经济的方法。 ５结语 （４）估计软基处理对工程费用影响较大时，应进行试验性填土以研 软土地基在路桥工程施工中是一个经常遇到的问题，对软土地基的 处理也提出了一系列的解决方法。由于我国各个地区地质、地貌等情况 不尽相同，软土地基形成的机理也不尽相同，因此对软土地基的加固处 究处治方法。 以下介绍二个工程案例： 例ｌ，某路段出现了软基问题，分析造成该段软基的原因，主要是地 下水位高，因此提出了设置砂垫层的处治措施，设置砂势层的厚度为 理，必须依据当地的实际情况，采取切实可行的处治方法，其遵循的原则 是既要保证在软土地段上修筑路桥的稳定性，同时又应尽可能地降低软 ６０ｅｍ。经实施后，效果较好，解决了路基松软的问题。 土地段的处治成本。笔者针对我省沿海地区软土地基的特点，根据自己 例２，某高速公路路段，经过一个废弃的鱼塘，出现了软基问题。现场 对软土地段路桥施工处治的经验，介绍了一些解决措施和方法，以供同 调查淤泥深度为３￣４ｍ，决定采取抛挤片石法，再在上面铺一层５０ｃｍ的 仁参考。 砂垫层，砂垫层上面再铺筑透水性良好的砂砾土５０ｃｍ。由于该处片石较 经济，通过合并处治后，取得了很好的效果，同时费用也比较低廉。 参考文献 由前文的介绍和案例可知，进行软基处理应因地制宜，搞清软基成 ［１］ＪＴＣＦ１０—２００６，公路路基施工技术标准【ｓ】． ２】地基处理手册编写委员会．地基处理手／ｔ／］［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９５ 因，再提出解决措施，并尽量降低处治成本。有条件的地方，对软土地区 ［・２５０・ 建材发展导向２０１１年０９月 （１）简支梁板式桥。简支粱板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥 型，构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构，根 据跨径可做成实心梁或空心梁，适应各种形状的弯、坡、斜桥。 钢筋混凝土实心板跨径小于１３ｍ，一般用于小桥；预应力混凝土空 心板跨径…般为１３～２０ｍ，采用先张或后张预应力混凝土结构；简支Ｔ梁 一路桥・航运・交通 线，即能满足平面曲线线型的要求。 （２）桥梁跨径大，平曲线半径较小时，弓形值较大（５～５０ｃｍ），外侧边 板（梁）外缘按实际曲线预制形成平曲线，常通过加大边板（梁）的悬臂宽 度来满足线型要求，此时应对悬臂板进行强度验算，且应考虑边板（梁） 横向分布系数增大而引起的边板（梁）的内力是否满足要求。 （３）桥台侧墙随线路形状弯曲修建。 般跨径为２０～４０ｍ。 在该高速公路设计中，只有当桥梁长度小于ｌＯＯｍ又不宜没计为先 简支后连续的结构时，才采用简支的梁板结构。 （２）连续梁桥。目前在该高速公路采用的连续梁桥有连续箱梁桥和 连续刚构桥两种型式。 预应力混凝土连续箱梁桥具有跨径较大、桥面接缝少、梁高小、刚度 ５－３桥梁横坡的形成 处在曲线内的桥梁，由于桥面横坡一般都较大，特别是曲线半径较 小时，其超高值均在６～７％，利用桥面铺装调整横坡几乎不可能，此时可 使支座之间的横坡形成高差从而形成横坡，当桥梁斜交时，横向相邻支 座间的高差应考虑斜交的影响。当桥面横坡ｉ≤３％时，空心板水平放置， 大、整体性强、外形美观、便于养护等特点。所采用的箱形截面适合于桥 面宽度变化较大的桥，而且箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥，因此，中等 桥面横坡由支座垫石及桥面铺装调整，应注意水泥混凝土桥面铺装最薄 处不应小于设计值；当桥面横坡ｉ＞３％时，空心板底板水平放置，调整空 跨干垒的预应力混凝土连续箱梁广泛应用于特大型桥梁的引桥、高速公路 心板内外腹板高度，用顶板斜置来调整横坡。 互通式立交的跨线桥和匝道桥等。 （３）先简支后连续梁式桥。随着梁桥的发展，一种兼顾简支粱桥和连 ６桥梁下部构造设计 续梁桥优点的桥型，即先简支后连续梁桥应运而生。先简支后连续预应 ６．１桥墩形式选用 力混凝土梁采用了先按简支梁规模化预制，再现浇梁问湿接缝、张拉负 高度小于３５ｍ的较矮桥墩多＿采用圆柱式墩，圆柱墩施工方便，外形 弯矩预应力束进行体系转换，最后进行桥面铺装的施工工艺，比满堂支 美观，与桩基衔接方便。墩柱直径应根据不同墩柱高度采用不同直径，但 架、悬臂浇注等其他施工方法要简单方便；同时预制粱的施工质量也有 同一桥梁为美观应尽量采用统一墩径。在确保安全的情况下，尽量减少 保证，行车平稳，刚度大，结构受力合理，因而广泛应用于高等级公路。 系粱的设嚣，当墩高小于９ｍ时，可不设嚣横系梁，其他情况约１５ｍ左右 ５上部结构的构造处理 设置一道系梁。同时应考虑同一墩梓左、右幅桥墩系梁标高的统一。 墩高大于３５ｍ时，采用方柱实心墩；当墩高大于５０ｍ时，宜采用空 该岛速公路上的桥梁多为弯、坡、斜桥，对上部结构构造要求较高， 心薄壁墩；墩高超过６５ｍ时，墩柱顺桥向应考虑放坡。 卜面介绍几种梁桥在构造上的处理措施。 在该公路设计时，前２５ｋｍ段，由ｊ：路线频繁横跨相交一级公路及大 ５．１梁板平面布置 量的顺河桥梁，而桥墩高度均在３０ｍ以内，为减少水下基础，便于相交公 ５．１．１平曲线上的正桥 路从桥下通过，桥梁全幅采用双柱式门形墩，预应力混凝土整体式盖梁。 平曲线上的桥梁，桥墩、桥台采用径向布置，由于受曲率半径的影 其他路段则根据具体桥墩高度分别采用圆柱墩、实心方墩，空心薄壁墩 响，内外梁粱长不等，半径越小，内外梁梁长相差越大，一般根据平面半 等。 径预制成不等长的直线梁。 ６．２基础形式的选用 ５．１．２平曲线上的斜桥 该公路一般地质复杂，全风化层较厚，桥梁基础较少采用扩大基础， （１）平曲线上斜桥的平行布置。此法适用于跨径小、半径大、长度短 采用桩基础较多。斜坡上的扩大基础与桩基础必须考虑基础扩散角和覆 的简支板（梁）桥，即以桥台台口中点连线为桥轴线，空心板（梁）平行桥 盖层厚度以及施工时的相互影响。桩基础又以嵌岩桩和支承桩为主，地 轴线布置，两岸桥台台Ｉ＝＝】分别旋转一一个角度与空心板（梁）端边缘平行， 质情况较差地段采用摩擦桩。 见图１所 。 ７结语 该高速公路的桥梁设计，根据地形、地质、施工、使用经济美观等要 求，既要分析每座桥梁的具体情况，又要结合全线桥梁情况综合考虑，合 理选择桥型方案、结构尺寸、施工方法等，才能达到全线桥梁设计的经 济、适用、合理的目标。 图１平曲线上的板（梁）布置 优点：构造、设计、预制、安装简单，工期快。缺点：这种平行布置方法 使整个桥跨部分的弦弧差累计比径向布置法的外弧悬出部分较多，有时 施工时板的类型较多，增加了施工难度。 （２）平曲线上斜交桥的径向布置法。此法采用径向布置后旋转相应 角度，板的基准轴线为路中线的弦线，一孔内其余各板轴线平行于基准 线。此种布置方法，左、右的板宽在盖梁上会形成错位，因此盖梁长度应 计入板错位后的影响，否则板的安装会出现问题，见图２所示。 图２平曲线上斜交桥的径向布置示意图 （３）平行布置与径向布置相结合的方法。如果桥梁较长，半径较火可 采用平行布置与径向布置相结合的办法，即将相邻的几孔作为一联采用 平行布置法布置，每一联桥跨作为一单位采用径向布置法布置。这种平 行布置法与径向布置法相结合，发扬了两种方法的优点，有效地避免了 它们各自的缺点，对半径较大的弯、长桥是较好的办法之一。 ５．２桥梁平面曲线的形成 （１）当桥梁跨径较小，而平曲线半径又较大时，弓形值较小（Ｏ～５ｃｍ）， 用调整防撞护栏的位置，即将外幅段的防撞护栏适当向外平移，形成曲 ・２５１・
