高速公路中橋梁的常規(guī)設(shè)計(jì)方案分析

吳承華

(銅仁市公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 相同標(biāo)準(zhǔn)跨徑下不同梁型的上部結(jié)構(gòu)分析

在目前的建設(shè)施工環(huán)境條件下，裝配式橋梁結(jié)構(gòu)的形式有較多種，主要是工字型組合梁、空心板梁、組合小箱梁以及預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式T梁等，在實(shí)際的工程應(yīng)用中就需要結(jié)合工程需要以及環(huán)境條件來(lái)進(jìn)行選擇。在工程建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，往往很少選擇使用50 m跨徑的裝配式橋梁結(jié)構(gòu)，這其中一個(gè)最為主要的原因就是因?yàn)檫@樣一種橋梁結(jié)構(gòu)的使用會(huì)因其自身較大的自重、場(chǎng)地上的限制以及運(yùn)輸上的困難而受到較大程度上的限制。16 m跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中一般用于中小型的橋梁或者是一些墩高小于10 m的橋梁，在工程建設(shè)的過(guò)程中，為避免工程難度的加大或者是工期上的延長(zhǎng)，一般是盡可能避免橋梁結(jié)構(gòu)形式上的不同。

我們?cè)趯?duì)不同跨徑不同主梁形式的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析以后發(fā)現(xiàn)三個(gè)方面的重要特點(diǎn)。

(1)20 m跨徑的裝配式T梁在實(shí)際的工程中應(yīng)用并不多，這樣一種狀況出現(xiàn)的最根本原因就是其20 m跨徑的裝配式T梁自身的結(jié)構(gòu)高、性價(jià)比不好，正是因?yàn)檫@樣，在近些年來(lái)大多數(shù)的橋梁工程建設(shè)中采用的都是裝配式的空心板梁或者是組合箱梁結(jié)構(gòu)。裝配式空心板梁和組合式箱梁結(jié)構(gòu)在橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)較為明顯，但還是存在一定的不足?？招陌辶旱膬?yōu)勢(shì)在于其重量輕且經(jīng)濟(jì)性較好，但是由于其板梁之間進(jìn)行的是橫向上的連接，因此整體的受力狀況就比較差，對(duì)于橋梁工程的安全性能難以加以保障;組合式箱梁結(jié)構(gòu)的好處在于只要工藝本身有保證就能夠保證整個(gè)的施工吊裝不出現(xiàn)問(wèn)題，除此之外，組合式箱梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都是要優(yōu)于空心板梁的。因此，即便是組合式箱梁結(jié)構(gòu)在重量上要比空心板梁大很多，但對(duì)于20 m跨徑的上部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)仍然是相對(duì)較好的選擇。

(2)在高速公路25 m跨徑或者是30 m跨徑的橋梁中，裝配式組合梁或者是T梁對(duì)于其上部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)都是相當(dāng)不錯(cuò)的結(jié)構(gòu)工藝，這主要是因?yàn)檫@樣兩種結(jié)構(gòu)工藝在長(zhǎng)期的發(fā)展中已經(jīng)基本上趨于成熟，因此施工過(guò)程能夠更加的簡(jiǎn)便和快捷，在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上也會(huì)有更好的表現(xiàn)，在實(shí)際的應(yīng)用中這樣兩種工藝也是得到了相當(dāng)好的應(yīng)用效果的。我們進(jìn)一步的對(duì)這樣兩種工藝本身來(lái)進(jìn)行比較，兩者在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的差別并不大，但是T梁的施工工藝要明顯的優(yōu)于裝配式組合梁，這是因?yàn)門梁的工藝本身更為成熟。在以往的全國(guó)橋梁病害普查檢測(cè)中也明顯的發(fā)現(xiàn)T梁的使用壽命較其他的橋梁長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)和維修的要求較低且運(yùn)行的效能相當(dāng)理想。更重要的是T梁吊裝的重量也是要小于組合式箱梁結(jié)構(gòu)的，綜合來(lái)看性價(jià)比就更高。綜上述分析，我們?cè)?5 m以及以上跨徑的橋梁上部結(jié)構(gòu)中選用裝配式T梁為最佳。

(3)40 m跨徑裝配式結(jié)構(gòu)中一般不采用組合式箱梁，這主要是因?yàn)榻M合式箱梁的自重吊裝重量過(guò)大，不利于常規(guī)的施工以及維修;而是采用施工工藝更為簡(jiǎn)便且養(yǎng)護(hù)費(fèi)用更加理想的T梁。

2 不同標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋長(zhǎng)、墩高、樁長(zhǎng)橋型的方案比較

我們同樣是從兩個(gè)具體的立足點(diǎn)以及觀念來(lái)對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋長(zhǎng)、墩高以及樁長(zhǎng)的橋梁方案進(jìn)行比較和選擇。

在這里我們結(jié)合丘陵區(qū)橋梁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及橋梁高跨比的工程要求來(lái)進(jìn)行說(shuō)明和分析，一般情況下，在墩高小于40 m的時(shí)候柱式墩往往是最好的選擇，既能夠保證結(jié)構(gòu)上的安全穩(wěn)定又能夠保證其經(jīng)濟(jì)上的有效合理，這樣一種選擇最本質(zhì)的原因還是因?yàn)閳A柱式墩工藝成熟穩(wěn)定且施工簡(jiǎn)便，進(jìn)行滑模的時(shí)候速度比較快，且整個(gè)墩身與樁基能夠保持較好的連接狀態(tài)。

再者就是考慮到對(duì)于30 m左右跨徑的橋梁來(lái)說(shuō)，其樁徑或者是柱徑往往也都在1.8 m左右，在這樣一種量化的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)下我們就不難看出，橋梁自身所需要的剛度以及強(qiáng)度，普通的支撐體系是完全能夠保障的，因此并不需要進(jìn)一步的采用墩梁的固結(jié)技術(shù)。但是上述討論在墩高大于40 m的時(shí)候就是完全不適用的，不能夠簡(jiǎn)單的只是對(duì)樁徑和柱徑進(jìn)行加大，而是需要采用抗彎性矩比較大的矩形空心墩來(lái)進(jìn)行處理，將墩和梁進(jìn)行固結(jié)來(lái)保證橋墩的安全和穩(wěn)定，并有效改善橋墩本身的受力特性，這里所說(shuō)受力特性的改善實(shí)際上就是使得墩頂和墩底能夠同時(shí)受彎，這樣就能夠形成良好的連續(xù)梁體系。經(jīng)過(guò)相關(guān)方面的計(jì)算我們就可以看到，當(dāng)橋墩本身比較高的時(shí)候，我們就可以按照穩(wěn)定性以及剛度來(lái)進(jìn)行控制和設(shè)計(jì)，墩頂位移量相對(duì)而言就比較大，為了保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的絕對(duì)安全，在橋梁跨徑大于30 m以后其上部結(jié)構(gòu)就最好是采用先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)的梁，這樣即能夠提高橋梁自身的整體性，還能夠一定程度的增大行車的舒適度。

3 結(jié)論分析

(1)在一些淺、中丘地區(qū)的裝配式橋梁設(shè)計(jì)中，上部結(jié)構(gòu)主要采用的還是20 m跨徑的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)、25 m跨徑的裝配式混凝土簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)和30(40)m的裝配式預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁結(jié)構(gòu);在一些墩高小于40 m的情況下，其下部結(jié)構(gòu)的建設(shè)就可以選擇使用圓柱式的橋墩，還可以進(jìn)一步的根據(jù)其實(shí)際的地質(zhì)狀況來(lái)選擇擴(kuò)大基礎(chǔ)或者是鉆孔樁基礎(chǔ)。在一些地形狀況較差的地區(qū)原則上選擇使用樁基礎(chǔ)，以避免開挖，這樣一種處理則主要是出于對(duì)于環(huán)境保護(hù)的考慮。(2)在橋梁結(jié)構(gòu)本身的墩高大于30 m的時(shí)候，就最好是選擇采用先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)的橋梁形式，這樣一種設(shè)計(jì)和要求主要是能夠較大程度的提升橋梁自身的剛度并改善其受力狀況。(3)在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)方案的擬定時(shí)，盡可能的保證在同一個(gè)橋梁的建設(shè)過(guò)程中選擇使用相同的跨徑，這樣能夠很大程度上簡(jiǎn)化實(shí)際的施工過(guò)程，并在保證工程質(zhì)量的情況下盡可能的縮短工期。

［1]黃勁.高速公路常規(guī)橋梁設(shè)計(jì)方案探討［J］.路基工程，2010，(4).

［2]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD62-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［3]邸小壇，周燕.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方法［J］.建筑科學(xué)，1997，(1).