浅析杭瑞高速遵义至金沙段桥梁设计思路

王海蛟

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 项目概述

杭瑞高速公路是《国家高速公路网规划》“7918”中的第十二横,是连接铜仁、遵义及毕节地区、横贯黔北的一条重要快速通道。项目地处云贵高原东北部、黔北山地区,属半湿润大陆性气候区,温和多雨。沿线跨越侵蚀型、溶蚀型中低山、残丘谷地、丘陵地貌。河流属长江水系,为乌江上游鸭池河北岸偏岩河的支流。

遵义至金沙段桥梁地形地质复杂,地面横坡大,变化频繁,跨越沟谷的高架桥多。同时位于较小的平曲线上,因此,斜弯、坡、桥多,墩台形式多样。

2 桥梁设计具体原则

(1)桥型结构以“技术可行、安全、适用、经济合理、造型美观、利于环保”为原则,结合路线平纵指标、地形、地质、施工条件,兼顾美观与周围景观协调。

(2)桥梁孔径原则上不降低原有河道、沟渠功能,尽量不破坏原有水系和排灌网络,满足水利配套和农灌的需要。

(3)大中桥桥型结构以中小跨径为主,力求标准化、装配化,以方便施工、缩短工期、降低工程投资。

(4)注重功能与实效,考虑桥梁的美观效果,加强上下部结构形式的选择,减少对环境的破坏。

3 桥梁上部结构对比分析

山区高速公路为保证施工质量和进度,除少数采用大跨径外,大部分桥梁上部结构以预制拼装、常规结构为主。考虑 30m、40m预应力混凝土 T梁、预应力混凝土空心板、现浇钢筋混凝土箱梁、现浇预应力混凝土箱梁等作为成熟的常规结构在当地使用多年,且具有构造简单、受力明确、工艺成熟、行车舒适、质量易控、吊装重量轻、后期养护费用少等特点,将其作为一般桥梁的推荐方案。

对于跨越既有高速公路和国省干道、河流水库等,因桥下不宜设置支架现浇,尽量选用预制装配结构,一般采用预应力混凝土 T梁和空心板;对于立交区变宽、不规则桥孔,采用预应力混凝土T梁、支架现浇预应力混凝土箱梁、现浇钢筋混凝土等上部结构;对于曲线半径很小的匝道桥、桥宽变化剧烈的匝道和部分主线桥,利用现浇箱梁适应性强的特点,采用现浇预应力混凝土或钢筋混凝土箱梁。

(1)40m T梁和 30m T梁

通过实际桥梁比较,本项目40m T梁比 30m T梁桥工程造价高。另外,40m T梁对施工技术、预制场地、运输及吊装要求较高;30m T梁上部施工工序与 40m T梁基本一致,相同桥长时纵向连续缝多,具体桥型方案比较列表1如下。

表140 m、30m T梁桥型方案比较表

(2)30m T梁和 20m空心板

30m T梁和20m空心板均为正交桥时,30m T梁工程造价高。但 20m空心板为斜交时,通过实际桥梁比较二者工程造价基本相当。另外,30m T梁对施工技术、预制场地、运输及吊装要求高,且需张拉墩顶负弯矩钢筋,施工工期长;20m空心板上部整体性好,施工工序简单,工艺成熟,质量易保证,具体桥型方案比较列表 2如下：

表230 m T梁和 20m空心板桥型方案比较表

(3)20m空心板和 20m T梁

通过实际桥梁比较,33.5m和26.0m路基段20m空心板比 T梁工程造价略低,24.5m路基段二者工程造价基本相当。另外,T梁预制吊装就位后,需现浇横向湿接缝和纵向连续缝,张拉墩顶负弯矩钢筋,施工繁杂,施工工期长。具体桥型方案比较列表 3如下：

表3 20m T梁和 20m空心板桥型方案比较表

(4)T梁和小箱梁

30m、40m装配式预应力混凝土箱梁工程造价一般低于 T梁,且建筑高度较低,外形较为美观。但预应力混凝土箱梁对施工工艺及预制场地要求较高,质量不易控制,吊装质量大,不便运输。T梁吊装重量轻,梁体受力状态较好并留有一定安全储备,施工工艺成熟,在全国广泛应用。考虑山区地形因素,在纵断不受限制的情况下,一般推荐 T梁,以使全线桥梁上部结构形式尽量统一。

4 下部结构设计方案

(1)桥墩

空心板和 T梁的下部主要采用双柱式或多柱式圆柱桥墩。圆柱墩施工方便、外形美观,与桩基衔接方便。墩柱根据墩高不同采用不同的直径,但同一桥梁为施工方便性尽量采用统一墩径。

互通立交区的桥梁桩柱尺寸尽量与主线统一;除跨越等级路有美观要求或建筑限界的限制采用圆端型薄壁墩外,其余桥墩均采用圆柱式桥墩。

(2)桥台

桥台类型根据台后填土高度和地基情况,采用肋板式台、柱式台和重力式桥台。对于沿陡坡修建的桥梁,考虑现场横向山体变化较大,设计时除考虑冲刷计算、基础稳定等方面外,另结合了路基的开挖情况,横向台身作成台阶形,以减小开挖过深造成挖方量增加进而导致滑塌和新的地质病害。浅基础底面标高确定时考虑埋置的安全距离要求,并注意岩层倾向及稳定性。

(3)基础

项目位于低山至丘陵区,具有横坡大、雨季水量大、水流急冲刷大、对构造物破坏大等特点,跨河桥梁基础主要采用桩基础形式。当地质条件允许,基岩覆盖层浅、开挖工程量不大的桥梁采用浅基础。个别高架桥考虑浅基础尺寸较大,对原地表植被破坏严重,同时大体积混凝土浇筑时的水化热较大,须埋设管道降温,导致施工工艺复杂、费用增加,故也选择桩基础。

项目位于岩溶区,地质条件复杂,但溶洞规模较小。为满足基础底面承载力要求,基底可位于溶洞顶板以上或穿过溶洞。溶洞处理措施为按其位于地下层深的不同分别采用钢护筒和片石黄粘土回填。

5 项目概括

项目根据地形、地质条件确定桥梁上下部结构类型,并考虑施工便利性,做好施工方案的细化和优化工作。适当统一结构尺寸,注重细节设计,保证结构耐久性,创造质量优良的精品工程。