高速公路常规桥梁设计方案探讨.pdf

26 0 路 基 工 程 S u b g r a d e E n g i n e e r i n g 2 0 1 0年第 4期(总第 1 5 1 期)高速公路常规桥梁设计方案探讨 黄 劲(中铁二局集团勘测设计院有限责任公司，成都6 1 0 0 3 1)摘要：在高速公路常规桥梁中，2 0 4 0 m范围内的中小型跨径装配式梁(板)是最具代表性 的结构。文章通过在成安渝高速公路初步设计阶段桥梁设计方案的比较，归纳总结出一般性设计经 验，供公路桥梁设计借 鉴。关键词：高速公路；桥 梁设计；探 讨 中图分类号：U 4 4 8 2 1 7 文献标志码：B 文章编号：1 0 0 3 8 8 2 5(2 0 1 0)0 4 0 2 6 0 0 2 0 引言 在高速公路设计中，绝大部分桥梁采用常规简支 梁，2 0 4 0 m范 围 的中小 型跨 径装 配式 梁(板)是 最具代表性的桥跨结构，相比其他桥跨结构也是最为 经济合理的。本文通过在成安渝高速公路初步设计 阶段的浅、中丘地 区常规桥梁设计方案 的选择，分别 对相同标准跨径的不同梁型以及不同标准跨径的相同 梁型 的上、下部结构进行综合 比较。1 相同标准跨径不同梁型的上部结构比较 目前装配式的桥梁结构主要有 1 65 0 m的预应 力混凝土装配式 T梁、组合小箱梁、空心板梁、工字 型组合梁等。通常由于受场地限制或运输困难、梁体 自重大等因素影 响，很 少采用 5 0 m跨 径 的装 配式结 构；而 1 6 m跨径的装配式结构一般用于中小桥或墩 高小于 1 0 m的桥梁，为了缩短工期，尽量减少桥梁 结构形式的不 同。现选取 目前高速公路工程项 目中常见的几种标 准跨 径(2 0，2 5，3 0，4 0 m)进行上部结构的比较，见表 1。表 1 不同跨径不同主梁形式上部结构工程量、经济指标 比较 跨径 2 0 m 跨径 2 5 m 跨径 3 0 m 指 标 裹 案 箱 梁 T 梁 箱 梁 T 梁 箱 梁 T 梁 梁片数 9 5 7 5 7 5 7 预制梁板高 c m 9 5 1 2 0 l 5 O 1 4 0 1 7 0 l 6 0 2 o o 混凝土 05 7 0 5 0 0 4 8 0 5 3 0 5 5 0 5 4 0 5 8 (m m一 )预应力钢材 1 41 l 1 1 O 0 8 9 1 1 4 1 3 1 4 4 3 1 5 3 l 1 5 o o (kg-n l )R 2 3 5 1 6O 2 2 7 0 5 2 7 5 9 2 2 O 1 l 5 3 6 2 4 7 5 1 6 1 5 (kg m)HRB 3 3 5 8 85 8 5 4 7 3 7 2 1 0 8 6 8 3 9 4 8 3 8 6 6 4 9 6 2 6 (kg m一 )吊装重量t 3 1 4 3 5 5 1 2 4 1 6 5 6 8 9 0 5 7 2 0 8 8 1 4 7 3 6 0 收稿 日期：2 0 1 00 4 0 9 作者简 介：黄劲(1 9 7 4一)，男，贵州石 阡人。工 程师，从事道 路勘测与设计。E-m a i l：1 9 1 0 3 4 7 5 1 q q c o rn。(1)由表 1可知，2 0 m跨装配式 T梁由于结构 高，性价比不好，在高速公路项 目中很少采用，近年 来采用较多的是装配式空心板梁及组合箱梁结构。空 心板虽吊装重量轻、经济性好，但板间通过铰缝进行 横向连接，整体受力较差。而组合箱梁结构，虽吊装 重量较大，但只要工艺好，施工吊装不存问题，且组 合箱梁的经济指标优于空心板梁，因此对 2 0 m跨径 的上部结构宜优先采用装配式组合箱梁。(2)高速公路桥梁的 2 5，3 0 m跨径上部结构一 般采用装配式组合箱梁和 T梁。这两种结构工 艺成 熟 施工方便，经济指标相对其他结构形式优势更明显，在高速公路项目中有相当多的应用，效果 良好。两者 经济指标相差不大，而 T梁的施工工 艺更 为成熟，在 全国历次桥梁病害普查检测中，显示 出使用寿命长、养护维修省、运营效能好的优势。另外，T梁吊装重 量明显小于组合箱梁结构，性价比高，因此在 2 5 m 及以上跨径的上部结构宜优先采用装配式 T梁。(3)4 0 m跨径的装配式结构，组合箱梁 由于 自 身吊装重量过大，不利于施工，一般不采用。通常采 用施工工艺简便、养护 费用低、运营效果好 的 T梁。2 不 同标准跨径桥长、墩高、桩长 的桥型方案 比较(1)根据丘陵区桥梁设计经验和桥梁高跨 比的 要求，当墩高小 于 4 0 m时，柱式 墩是最 常用 和经 济 的墩型。而且 圆柱式墩工艺成熟，施工简便，滑模施 工速度快，墩身 与桩基衔接较好。(2)跨径在 2 0 4 0 m时，桩径和柱径一般 为 1 4 2 0 m，采用普通支撑体系，桥墩均能满足刚度 及强度要求，不必使用墩梁固接体系；当墩高大于 4 0 m时，若只简单地加大柱径、桩径是不合理 的，应采用抗 弯惯性矩较大 的矩形空心墩，并将墩与梁 固 结，改善桥墩受力特性(使墩顶、墩底 同时受弯，形 成连续梁体系)。根据计算可知，当墩较高时，桥墩 黄劲：高速公路常规桥梁设计方案探讨 2 6 l 按稳定性和刚度控制设计，墩顶位移 量相对 较大。为 保证结构安全，桥跨 为 3 0，4 0 m 时上部 结构 宜采 用 先简支后结构连续梁，以增加桥梁的整体性，改善行 车舒适度。现根 据常用 的桥 型，选择 2 0 I n跨 径 简支 带翼小 箱梁桥 型、2 5 In跨 径 简支 T梁 桥型、3 0 In跨径连续 T梁桥 型、4 0 m跨 径 连续 T梁桥 型进 行 比较(桥 长 6 0 0 In，桩长为 2 0 In)，见表2。表2 桥宽21 6 5 8 m时不同墩高不同跨径桥型方案比较 3结语(1)在浅、中丘地 区常规装 配式桥梁设计 中，上部结构主要采用 2 0 I n装配式预应力混凝土简支箱 梁、2 5 In装配式预应力混凝土简支 T梁、3 0，4 0 1T I 装配式预应力混凝土连续 T梁。在墩高小于 4 0 In的 情况下，下部结构桥墩选用 圆柱式 桥墩，根 据地质情 况选择扩大基 础 或 钻(挖)孔 桩 基 础。对 于 地形 横 向变化较 大或 冲刷 剧烈 的沟 谷地 区原则 上 选 用桩 基 础，以尽量 减少 开挖，避免对 自然环 境 的破 坏和 影 响。(2)当平均墩高 1 8 In时，采用 2 0 m装配式预 应力混凝土简支箱梁；当 1 8 m墩高 2 5 In时，采 用 2 5 In跨装配式预应力混凝土简支 T梁；当 2 5 m 墩高 3 5 m时，采用 3 0 m跨装配式预应力混凝土连 续 T梁；当3 5 m墩高 4 0 In时，采用 4 0 In跨装配 式 预应力 混凝土连续 T梁。在此不再逐一分析 比较。(3)上述桥梁结构，当墩高3 0 In时，采用先 简支后结构连续形式，以有效增大桥梁刚度，改善桥 梁受力状 况。(4)在 拟 定 桥型 方 案 时，要尽 可 能在 同一 桥 梁 中采用相同的跨径，以简化施工，在确保质量的前提 下，达到缩短工期 的 目的。参考文献：1 J T G D 6 0 2 0 0 4，公路桥涵设计通用规范 s 北京：人民交通出版 社，2 0 0 4 2 J T G D 6 2 2 0 0 4，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 S 北京：人民交通 出版社，2 0 0 4 3 J T G D 6 3-2 0 0 7，公路桥涵地基与基础设计规范 S 北京：人民交通 出版社，2 0 0 7 Di s c us s i o n o n Co mmo n Ex pr e s s wa y Br i dg e De s i g n Pr o g r a m HUANG J i n (S o u t h w e s t B r a n c h，S u r v e y&D e s i g n I n s t i t u t e o f C h i n a R a i l w a y N o 2 E n g i n e e r i n g G r o u p C o ，L t d，C h e n g d u 6 1 0 0 3 1，C h i n a)A b s t r a c t：A m o n g c o m m o n e x p r e s s w a y b ri d g e s，m e d i u m a n d s m a l l s p a n f a b ri c a t e d b e a m(s l a b)w i t h i n 2 0 4 0m i s t h e mo s t r e p r e s e n t a t i v e s t r u c t u r e Th r o u g h c o mp a ris o n o f b rid g e d e s i g n p r o g r a ms i n p r e l i mi n a r y s t a g e o f C h e n g d uAn y u eC h o n g q i n g Ex p r e s s wa y，t h i s p a p e r s u mma r i z e s t h e g e n e r a l d e s i g n e x p e rie n c e f o r r e f e r e n c e o f h i g h wa y a n d b rid g e d e s i g n Ke y wo r d s：e x p r e s s wa y；b rid g e d e s i g n；d i s c u s s i o n