北盤江橋梁橋跨布置及基礎(chǔ)型式設(shè)計研究

袁源

（貴州省公路勘察設(shè)計院有限公司，貴州貴陽550001）

北盤江橋梁橋跨布置及基礎(chǔ)型式設(shè)計研究

袁源

（貴州省公路勘察設(shè)計院有限公司，貴州貴陽550001）

針對目前橋梁工程進行橋跨布置與基礎(chǔ)型式設(shè)計過程中存在的問題，以實際工程項目為例，分析了各類橋梁橋跨布置特點，并提出了基礎(chǔ)型式設(shè)計的方式方法，來提高設(shè)計應(yīng)用的合理性，進而保證橋梁各部分結(jié)構(gòu)不受復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境因素的影響，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

橋梁工程；橋跨布置；基礎(chǔ)型式設(shè)計

0 引言

橋梁工程作為提高地區(qū)進行現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)水平的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在實際施工建設(shè)過程中易受復(fù)雜地質(zhì)水文環(huán)境的影響，從而降低工程項目建設(shè)使用的安全穩(wěn)定性?；诖?，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從實踐角度出發(fā)，即在明確各類橋梁橋跨布置特點的情況下，找出最具適用性的橋跨布置，進而提高基礎(chǔ)型式設(shè)計的科學(xué)合理性。

1 工程概況

貞望大橋為跨越北盤江龍灘水庫而設(shè)，河谷成V形，河谷兩岸地勢較陡，左岸水平傾角為25°～30°，右岸水平傾角為30°～45°，谷底水面寬度約150 m，谷頂寬度600 m，谷底水平至谷頂垂直距離約100 m。經(jīng)勘察，北盤江河谷兩岸巖層出露，巖層傾角為15°～50°，巖性為鈣質(zhì)泥頁巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖夾少量泥灰?guī)r，屬于較碎屑巖土工程地質(zhì)巖組?；谠摴こ趟幍牡匦翁攸c，工程建設(shè)人員應(yīng)盡可能將柱墩布置在河谷兩岸的岸坡上，將主跨跨徑控制在150～300 m。而主墩的位置宜選在安全可靠的位置,探明地質(zhì)條件，應(yīng)避開大規(guī)模的巖溶等地質(zhì)災(zāi)害地段。在風(fēng)穩(wěn)控制下，因本橋位處于峽谷地帶，且橋梁主要受力構(gòu)件建筑高度大、結(jié)構(gòu)尺寸長，所以橋型方案無論在施工過程還是成橋運營階段均須具有較好的抗風(fēng)穩(wěn)定性。

此外，由于工程所處龍灘水庫的水位高差變化較大，其中測時水位為334.000 m，水庫庫區(qū)死水位為330.000 m，最低通航水位355.000 m，龍灘電站一期最高蓄水位375.000 m，龍灘電站遠(yuǎn)期最高蓄水位395.000 m，截至目前最大水位差高達(dá)45 m。為此，橋梁設(shè)計建設(shè)人員應(yīng)結(jié)合工程項目的實際情況進行橋跨布置與基礎(chǔ)型式設(shè)計，以提高工程項目建設(shè)使用的安全穩(wěn)定性。

2 各類橋梁橋跨布置特點分析

根據(jù)上述原則兼顧地形、地質(zhì)、運輸條件、施工場地布置與施工方法的適應(yīng)性等因素來選取橋型方案，可供選擇的橋型方案有斜拉橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、拱橋、懸索橋等。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)結(jié)合工程所處的實際情況從各類橋梁橋跨布置中找出最具針對性的布置方案[1]。

對于拱橋，因本橋小樁號側(cè)地形相對平坦，且腐殖土較厚，所以不利于拱橋的基礎(chǔ)傳遞軸力，且橋位處水位變化較大。為保證遠(yuǎn)期運營拱腳被洪水侵入的高度不超過拱圈高度的2/3，拱橋的跨徑需達(dá)400 m左右，已不在混凝土拱橋的合理跨徑范圍，而鋼拱橋造價又過高，故拱橋方案不可行。

對于懸索橋，其大多為跨徑大于800 m的大跨度橋梁，造價昂貴、施工復(fù)雜，經(jīng)濟性遠(yuǎn)差于其他橋型，一般用于跨越特大峽谷或?qū)蛄嚎讖接刑厥庖蟮臉蛄?。本工程沒有特大跨徑橋梁的特殊需求，故對懸索橋方案不做考慮[2]。

連續(xù)剛構(gòu)橋主要適用于跨越峽谷等高墩橋梁，橋梁施工方便、造價低，經(jīng)濟跨徑為80～200 m。結(jié)合本橋地形特點及通航凈寬的要求，跨徑可選擇180 m，橋位處谷底地形相對平緩，對應(yīng)橋面標(biāo)高至地表約70 m。由于枯水期較短，為縮短工期，保證能常年均可施工，需采用高樁承臺方案，該方案經(jīng)濟可行，但施工難度較大、風(fēng)險高。

斜拉橋的合理跨徑為200～800 m，按主梁類型可分為混凝土斜拉橋、鋼混組合梁斜拉橋和鋼箱梁斜拉橋。其中鋼箱梁適用于大跨徑斜拉橋，混凝土適用于中小跨徑斜拉橋，鋼混組合梁斜拉橋居于兩者中間。

而混凝土斜拉橋方案適用于200～400 m跨徑，主梁懸臂澆筑施工，施工方便、造價低。對于鋼混組合梁斜拉橋，適用于400～600 m跨徑；對于鋼梁斜拉橋，適用于600～800 m跨徑。鋼混組合梁斜拉橋和鋼梁斜拉橋兩者造價相對較高，后期養(yǎng)護費用高，且本項目跨徑較小，因此鋼混組合梁斜拉橋和鋼梁斜拉橋不予考慮[3]。

3 北盤江橋梁基礎(chǔ)型式設(shè)計

根據(jù)本工程地形條件、施工條件，橋孔布置可在滿足通航凈寬條件下適當(dāng)加大主橋跨徑，減小橋墩高度及水中基礎(chǔ)的高度，這樣可以大大降低施工難度。經(jīng)比較本橋可采用240～260 m混凝土斜拉橋方案[4]。

本方案橋梁全長500 m，橋跨布置為[2×20+（106+248+106）]m，主橋為雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，跨徑布置為（106+248+106）m，邊中跨比0.43∶1，采用塔梁墩固結(jié)體系。由于引橋比較短，采用20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，橋型布置如圖1所示。

3.1 主梁

采用箱形主梁型式，中心線處梁高2.8 m，梁全寬15 m，兩側(cè)翼緣懸臂長度2.0 m。拉索采用扇形布置，采用邊跨雙排索錨固、中跨單排索錨固的形式，邊跨主梁上拉索錨固點橫向間距1.8 m，斜拉索在主梁上的標(biāo)準(zhǔn)索距為6.5 m，邊跨段加密為3.25 m，第一對拉索至塔梁交叉點為11.5 m，跨中無索區(qū)為4.0 m。主梁頂板厚30 cm，底板厚30 cm，邊腹板為斜腹板，中腹板為直腹板，中間箱室為錨固箱室，順橋向6.5 m間距布置橫隔板，橫隔板厚度35 cm，主梁采用C55混凝土。邊跨混凝土截面加大，以增加配重，防止支點出現(xiàn)負(fù)反力[5]。主橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖如圖2所示。

圖2 主橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：cm）

3.2 斜拉索

斜拉索索面按扇形布置，主梁上的標(biāo)準(zhǔn)索距為6.5 m。為方便運輸，斜拉索采用環(huán)氧涂層鋼絞線拉索及相應(yīng)的錨具，滿足《無粘結(jié)鋼絞線斜拉索技術(shù)條件》（JT/T 771—2009）要求，標(biāo)準(zhǔn)強度為1860 MPa，彈性模量為1.95×105MPa。

圖1 橋型圖（單位：cm）

鋼絞線拉索采用四層防護體系：第一層為鋼絞線外噴涂環(huán)氧涂層，第二層為無黏結(jié)筋專用油脂，第三層為熱擠單層H DPE護套，第四層為整體索外包H DPE護套。

為了抑制斜拉索風(fēng)雨振，考慮在斜拉索外表面設(shè)置氣動措施（如纏繞螺旋線等），同時在斜拉索與主梁錨固端設(shè)置M R磁流變阻尼器[6]。

3.3 索塔

上塔柱采用工字形斷面，下塔柱設(shè)置箱形墩身，橋面以上塔高65 m，下塔柱墩高約45 m，全高約110 m。上塔柱尺寸為4.5 m×5.0 m，下塔柱箱形墩尺寸為5 m×（7～9）m，壁厚1.0 m。

3.4 索塔基礎(chǔ)

承臺為矩形，平面尺寸14 m×14 m，厚5 m。承臺施工采用套箱圍堰方案，樁基基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁方案，其持力層為中風(fēng)化巖層。樁徑的選擇經(jīng)過多方案的比較，綜合考慮樁基混凝土用量、施工難度與工期，推薦采用直徑2.5 m的鉆孔樁，3行3列共9根。

3.5 過渡墩及其基礎(chǔ)

過渡墩均采用空心薄壁墩立面型式，過渡墩截面尺寸為2.5 m×7 m。過渡墩基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁，承臺尺寸均為7.7 m×12.2 m，厚3.0 m，推薦采用直徑2.0 m的鉆孔樁，2行3列共6根。

3.6 引橋主梁、橋墩及基礎(chǔ)

引橋主梁采用20 m跨徑鋼筋混凝土連續(xù)梁，梁高1.2 m。下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩結(jié)構(gòu)，橋墩的直徑為1.4 m，樁基的直徑為1.6 m，樁間由系梁連接。引橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖如圖3所示。

3.7 橋臺

橋臺采用簡易埋置式橋臺。

3.8 施工方案

本方案上部結(jié)構(gòu)采用懸臂澆筑施工方案，下部結(jié)構(gòu)采用套箱圍堰施工方案，施工時先期修建棧橋，用來運輸施工設(shè)備及制梁材料。前期修建鉆孔平臺，樁基采用鉆孔樁施工，鉆孔樁施工完畢后拔除平臺多余鋼管樁，在鋼護筒上焊托架拼裝雙壁圍堰底模系統(tǒng)，然后用卷揚機接高下放雙壁鋼圍堰，直至地表設(shè)計標(biāo)高，到位后填筑碎石及砂礫，并澆筑封底混凝土，待封底混凝土達(dá)到強度后抽水施工承臺、墩身[7]。

圖3 引橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：cm）

4 結(jié)語

總體而言，橋梁工程的橋跨布置要結(jié)合實際情況來提高其設(shè)計應(yīng)用的合理性。而基礎(chǔ)型式設(shè)計則要綜合考慮多方面因素對工程各部分結(jié)構(gòu)的影響，進而保證主梁，斜拉索，索塔，索塔基礎(chǔ)，過渡墩及其基礎(chǔ)，引橋主梁、橋墩及基礎(chǔ)等不受復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境因素的影響。

[1] 張錦,代希華.橋梁樁基逆作法復(fù)合基礎(chǔ)適用條件分析[J].公路,2017(2):109-113.

[2] 王禮兵.高壓旋噴樁在現(xiàn)有橋梁基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用[J].安徽建筑,2016,23(3):148-149.

[3] 于向東,尹興權(quán),閆斌.相鄰橋跨對大跨鋼桁梁橋-軌道系統(tǒng)的影響[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,44(6):137-142.

[4] 李久紅.基于宣城市宣貍改建公路工程北山河(汪聯(lián)河)大橋的橋式布置研究[J].黑龍江交通科技,2011,34(2):80-81.

[5] 闕孜.軌道交通高架橋交叉口合理橋跨孔徑布置及其影響[J].都市快軌交通,2012,25(4):47-50.

[6] 王天利,李青寧.無橋臺伸縮縫多聯(lián)橋跨結(jié)構(gòu)地震碰撞響應(yīng)研究[J].土木工程學(xué)報,2011(S1):109-113.

[7] 董國亮.京石客運專線滹沱河特大橋跨京廣鐵路連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2011(7):69-73.

U442.5

B

1009-7716（2017）11-0070-03

2017-07-24

袁源（1965-），男，湖南隆回人，高級工程師，從事公路橋梁工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.020