山区市政桥梁设计

汪家纬

摘要：本文结合四川省巴中市“新区主干道工程”的设计，介绍了该工程桥梁设计过程中的相关原则和方法，阐述了上下部结构形式的拟定理由，提供了不同情况下桥梁上下部结构的处理方式，对山区桥梁中的设计经验进行了总结，可供类似桥梁设计时借鉴

关键词：跨径； 防洪； 克服； 地形； 地质； 曲线

Abstract: This paper combine with the Bazhong” the New Area main road engineering” design, introduced the principles and methods of the bridge design project process, described the intended grounds of the structure of upper and lower parts, provide the approach for upper and lower parts structure of a bridge under different circumstances draw upon, design experience in the mountain bridge, for the similar bridge designKey words: span; flood control; overcome; terrain; geology; curve

中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

1前言

国家西部大开发实施后，西部地区城市化加速，城市人口不断增多。但由于既有城市用地紧张，不得不开拓新城区。新城区的开发，首先必须完善市政基础设施，而西部地区山地地形较普遍，地势陡峭，必须采取适当措施克服这种地形地貌上的劣势。本文以四川省巴中市新区主干道工程中的桥梁设计作为案例，对山区桥梁设计过程中的一些问题进行了探讨，总结其中的一些设计经验，供同类桥梁设计时参考借鉴。

2工程建设背景

四川省巴中市兴文新区规划目标为宜居城市建设的典范、高新产业集聚的园区。功能定位为巴中市城市拓展的新核心，成为重要的产业基地、物流枢纽，作为疏解老城区人口、完善城市功能的新城区。

拟建的巴中市新区主干道位于巴中市黄家沟至兴文片区内，为连接巴中市老城区与兴文片区的一条主要交通干道。承担着交通性与入区景观大道的重要功能。道路大体呈东西走向，道路西起于黄家沟，东止于通巴快速路。

3桥梁建设条件

拟建项目通过区域为城镇、耕地、水田、河流，主要位于山区，地势起伏较大，植被较为茂盛。项目位于四川盆地东北部砂泥岩互层地区，属山地、丘陵构造剥蚀地貌。

由于新区建设时间紧迫，本工程施工周期较短。

4桥梁总体布置

本项目为连接新区与既有城区的道路。其中位于新区的部分对于桥梁的景观要求较高。

（1）、设计原则

桥梁设计应满足安全可靠、经济合理、施工方便、适用耐久、技术先进等要求，同时注重与周围景观的协调和环境保护。

桥梁原则上必须服从于总体设计，其平、纵面与公路线形相融合。

桥梁方案选择时，应充分考虑施工场地、施工工艺及工期，避免设计与施工脱节。在满足功能的前提下，选择受力明确、外形简洁的结构，实现标准化、系列化和工厂化，结合运输条件可选择分段集中预制或现场预制。

（2）、桥梁设置

本项目共设置7座桥梁，其中特大桥一座、大桥3座、中桥3座。桥梁作用分为三类：一类是泄洪通道，第二类是克服地形地貌，第三类是跨越相交道路或铁路。当然，部分桥梁同时兼具多种功能。

本项目所在区域河流较少，河流的流量较小，且均为山区季节性河流，河面水位变化大。

1）、主要为排洪需要的桥梁设置2座，均为1-20m简支空心板桥。两座桥梁跨越既有河道，桥跨布置结合水文部门意见及上下游既有桥梁进行设置。

2）、主要为克服地形及排洪需要的桥梁设置3座。均采用简支T梁，曲线部分通过不同的方式进行处理以满足使用功能。下图所示为典型桥梁的立面布置，该桥跨越典型的山区地形，沟渠之上两级台地，沟谷中主要为山区季节性汇水，桥墩最大高度43m。该桥墩柱高度相差较大，设计时同时兼顾桥梁的模数化和结构的经济性、合理性，全桥桥墩分别采用两种柱径，两种桩径。

图1跨越沟谷典型桥梁立面图

3）、同时兼具行洪、上跨乡村道路功能的桥梁设置1座3-20m简支空心板桥。由于新区开发存在一定的时间跨度，工程建设必须兼顾近期及远期的需要。本桥桥下乡村道路作为乡村村民通往主干道的必经之道，必须保留，以免施工时因此出现阻工的现象，进而保证施工进度。

4）、同时兼顾克服地形和跨越铁路双重功能的桥梁设置1座。根据规划需要，该桥沿峡谷设置，同时跨越在建铁路。本桥桥墩横向高差较大，甚至出现了同一桥墩中一侧无墩柱，盖梁直接与桩基相接，另一侧墩柱高达30m的情况。

本桥根据地形需要，桥梁左右幅起止点不相同，但除跨越铁路外均采用30m标准跨径，以便于施工。

跨越铁路时采用40m跨T梁，主要考虑铁路的安全限界，同时考虑到铁路正在施工，根据铁路部门的意见预留施工操作空间。

5上部结构

（1）、上部结构类型的确定

根据工程实际情况，现状地形陡峭，不便采用支架现浇的施工方式，且施工工期紧张，因此本工程均采用预制吊装简支梁结构。跨径选择如下：10m＜墩高＜12m时选用20m预应力混凝土空心板梁，12m≤墩高＜30m时选用30m预应力混凝土简支T梁，30m≤墩高≤45m时选用40m跨的预应力混凝土简支T梁。

（2）、曲线桥上部结构

曲线桥按路线设计线处布置标准跨径，各墩沿径向设置（斜交时，桥墩中心线与交点处切线所成角度完全相同，桥台背墙线与梁（板）端线平行），以折线代替曲线、以直线包络曲线，每跨各片梁预制不等长；梁长变化采用调整端部等截面段的长度，保持梁端至支座中心线（端横隔板）的距离不变；竖曲线上桥梁同一片梁（板）铺装厚度差值不超过5cm者通过混凝土铺装调整形成竖曲线，超过5cm者通过调整梁（板）高程与调整混凝土铺装层厚度共同形成竖曲线。应保证桥面混凝土铺装厚度最小不小于5cm、最大不大于15cm。

图2曲线桥梁布置原则示意图

根据桥梁的景观要求，结合施工难易程度，曲线桥梁根据桥梁的具体情况分别采用如下两种措施处理上部结构外缘：

1）、桥梁景观要求较高时

桥梁上部结构边梁根据路线总体要求按曲线预制，上部结构腹板按直线预制，仅将边梁外侧悬臂设置为曲线。尽可能地降低施工难度、加快施工进度，又保证桥梁的景观要求。

2）、桥梁景观要求不高时

平面采用直线包络曲线，空心板采用悬臂调整（悬臂长度25.5～63cm）、T梁采用湿接缝调整（湿接缝宽度50～75cm）。但空心板悬臂长度、T梁湿接宽度在同一桥跨相同。

这样梁体（包括悬臂）预制时不存在曲线段，方便施工，但桥梁宽度需要适当加宽，以满足曲线段的交通功能。

6下部结构设计

一座桥梁上的桥墩高矮悬殊较大时，可采用不同形式，但当某种形式数量较少时，应按照少数服从多数原则归并、统一，尽可能减少桩柱类型，方便施工。

柱式墩墩高＞10m宜设置底系梁以增加桥墩整体刚度，斜坡上的底系梁宜靠近较高一侧桩柱地面处设置，以减少基础开挖、降低对环境的破坏。10m＜墩高应每间隔8m设置一道柱间系梁和桩顶系梁，当基础为扩大基础时不设置基顶系梁。

斜坡上桥梁基础施工困难，且施工对坡面植被及边坡稳定影响大，宜采用稍大的跨径；横坡较陡时，对于桩柱式墩应按照有利于左右柱受力协调、施工对坡面影响小的原则合理选用结构形式，要重视基础施工对环境的影响。下部采用圆柱式桥墩，以便全桥结构形式尽量统一、美观，施工简便。

桥梁下部构造尺寸及配筋应根据跨径、墩高、分联长度、地质等因素计算确定，要重视高墩的稳定计算，既要通过深入细致的计算工作来保证结构安全，也要通过计算来优化设计，减少下部工程数量，降低工程造价。

7桥梁附属设计

（1）、伸缩缝的设置

对于空心板桥梁，选用浅埋式型钢系列伸缩缝，对于T梁采用深埋式伸缩缝。伸缩缝的宽度根据分联长度计算选择，但以不超过160mm为宜，必要时调整分联长度；一般来说，联长40m以下设置40型伸缩缝，联长40～90米的墩上设80型缝，联长90～150米的墩上设160型缝，桥台处减半设置（即采用40型和80型缝）；对于独立大桥，特别是多跨、高墩，大跨桥梁，伸缩缝的道数、各联长度和伸缩缝型号选择，在对桥跨结构作整体位移分析的基础上，进行特殊设计。

（2）、支座的选择

直线正交桥采用矩形板式橡胶支座，曲线桥、斜交桥均采用圆板式橡胶支座。中桥桥台上的支座，当普通支座自身剪切变形就能满足上部结构水平位移时可不用四氟滑板支座。

（3）、桥台搭板长度的确定

搭板的长度根据预期的沉降大小、桥台高度及顺适要求而定。从技术、经济综合考虑，本项目规定桥台搭板的长度按下表采用。

8 结语

通过本桥的设计，总结如下几点经验，以便于同仁在今后的桥梁工程中参考：

（1）、山区市政桥梁应充分考虑施工工期需要，充分结合地形、地质条件，综合考虑造价因素，选择合理的结构形式。本工程在方案设计阶段曾讨论过多种桥梁结构形式，但都因为工期紧张、造价过大而搁置，采取了施工进度快、造价较低的简支梁结构。

（2）、山区市政桥梁应根据桥梁的使用功能在桥梁的景观要求和施工方便之间合理取舍。本桥在曲线桥梁中采用两种方式处理桥梁外轮廓。既保证了对景观要求较高的桥梁的外型美观，又不至于给桥梁施工造成太大的困难。

（3）、每座墩台应充分结合该处纵横向的地形、地质条件，尽量采取不同的桩柱高度适应地形地貌。既降低了工程成本，又充分体现了环保精神。这就要求做到精细化设计。

（4）、山区市政桥梁设计时应根据地质条件，合理确定基础形式。本项目桥梁分别采用桩基础、扩大基础两种基础形式。同时，根据地下水、土壤等的腐蚀性，采取诸如使用不同标号混凝土等处理措施。

（5）、山区市政桥梁设计时注意周围可能对桥梁产生危害的不良地质作用的处理。本项目部分桥梁周围存在危岩，虽在桥梁范围之外，但在桥梁安全距离之内。因此需要清理，否则一旦崩塌，势必破坏桥梁结构，给通行安全带来隐患。

（6）、山区市政桥梁设计时必须结合近、远期的不同要求进行。在考虑相交道路、水利设施等各方面既要满足远期规划需要，又要结合近期客观实际。

参考文献

[1]徐岳 王亚君 万振江.预应力混凝土连续梁桥设计.人民交通出版社.2000.

[2]姚玲森.桥梁工程.人民交通出版社.2002.

注：文章內所有公式及图表请以PDF形式查看。