非对称连续刚构在山区地方公路上的应用——以贵州思南岩头河大桥为例

胡元珍

（贵州省交通科学研究院有限公司，贵州 贵阳 550003）

1 工程概述

贵州思南岩头河大桥位于贵州省思南县许家坝镇与青杠坡镇交界处，跨越岩头河，跨径布置为53m＋128m＋92m，桥梁全长为281m，桥梁总投资2600万元。该桥于2006年设计，2011年竣工通车。设计1#桥墩为双肢薄壁实体墩身，墙式基础，墩身高度为35m；2#桥墩上段为双柱式矩形截面空心墩，中段为双柱式矩形截面实心墩，下段为整体箱型截面墩，群桩基础，墩身高度为86.5m。该桥为非对称连续刚构，具有分跨不对称、墩高不对称、结构受力复杂、可参考的工程实例少、并能与桥址区峡谷环境相协调、桥梁投资省等特点，在国内屈指可数。思南岩头河大桥总体布置见图1。

图1 思南岩头河大桥总体布置图

1.1 自然条件

岩头河大桥位于中低山河谷侵蚀区，地形切割强烈，桥轴线处两岸地形不对称，相对高差约200m，由于河水及其携带的碎屑物对河床底部产生强烈的下切割作用形成不对称“V”形峡谷。本桥跨越的岩头河，测时水面宽71m，水深约20m，为季节性河流。

1.2 工程地质

桥位区出露地层为第四系残坡积红粘土、碎石土和晚古生代二叠系吴家坪组一、二、三段燧石团块状石灰岩夹烟煤、砂岩及泥岩。无活动性断层及古断层存在，中风化燧石团块状石灰岩整体性较好。虽然存在岩溶、崩塌、软弱夹层及老硐等不良地质现象，但规模小，影响范围有限。

2 主要技术标准

2.1 公路等级

三级公路，计算行车速度30km／h，路基宽7.5m，路面宽6.5m。

2.2 汽车荷载

公路—Ⅱ级；人群荷载：2.61kN／m2。

2.3 桥面净空

1m（人行道）＋7m（行车道）＋1m（人行道），桥面全宽9.5m。

3 桥型方案

本桥跨越“V”形峡谷，地势险峻，给桥型布置带来很大的困难。在综合考虑桥位区的地形、地质、水文、气象等自然条件，并结合使用功能、结构安全、经济指标等要求，选取四个桥型方案进行综合比较，各方案介绍如下。

3.1 方案一：非对称连续刚构桥

由于桥址所处地形的非对称性，桥型方案根据地形首选非对称连续刚构。本方案采用53m＋128m＋92m三跨非对称预应力混凝土连续刚构桥，桥梁全长281m（方案一布置示意图见图2）。上部箱梁由一个94mT（小T）和一个162mT（大T）组成，主梁采用单箱单室断面，顶板宽度为9.5m，底板宽度为5.5m。小T箱梁0#梁段高度为6.2m，合龙梁段和边跨现浇梁段高度均为3.2m；大T箱梁0#梁段高度为9.5m，合龙梁段和边跨现浇梁段高度均为3.2m。1#墩采用双薄壁实体矩形墩身，墩身高度为35m，墙式基础。2#桥墩上段为双柱式矩形截面空心墩，中段为双柱式矩形截面实心墩，下段为整体箱型截面墩，墩身高度为86.5m，桩基础。

图2 方案一布置示意图

3.2 方案二：对称连续刚构桥

本方案主桥采用70m＋125m＋70m三跨对称预应力混凝土连续刚构，引桥为20m预应力混凝土空心板，桥梁全长294m（见图3）。主梁采用单箱单室断面，顶板宽度9.5m，底板宽度5m。1#墩采用双薄壁实体矩形墩身，墩身高度为25m，桩基础；2#桥墩采用双薄壁空心墩身，墩身高度为91m，桩基础。

图3 方案二布置示意图

3.3 方案三：单T连续刚构桥

本方案主桥采用125m＋125m两跨预应力混凝土连续刚构，引桥为20m预应力混凝土空心板，桥梁全长282.4m（见图4）。主梁采用单箱单室断面，顶板宽度9.5m，底板宽度6m。箱梁0#梁段高度为13m，合龙梁段和边跨现浇梁段高度均为4m。1#墩交界墩采用单肢薄壁实体墩身，墩身高度为20m，桩基础。2#桥墩采用双薄壁空心墩身，墩身高度为83m，桩基础。

图4 方案三布置示意图

3.4 方案四：吊装箱拱桥

本方案主桥160m的钢筋砼箱形拱，净矢跨比f0／L0＝1／5，拱轴系数m＝1.756。两岸引桥为2×25m预应力混凝土T梁，桥梁全长278.4m（方案四布置示意图见图5）。主拱圈采用箱形断面，断面形式为宽7.5m，高2.6m的单箱五室。

图5 方案四布置示意图

3.5 桥型方案综合比选

桥型方案综合比较如表1所示。

表1 桥型方案综合比较表

四种桥型方案均能满足使用功能的要求。设计最终推荐方案一，即53m＋128m＋92m非对称连续刚构。项目自2011年竣工通车至今，运营状况良好。

4 非对称连续刚构桥梁在地方公路的适用性

山区地方道路上的桥梁，常常是桥面较窄，跨度不大，荷载等级不高，在跨度100～200m这种深谷地形之中，连续刚构具有绝对的优越性，在这种深谷之中选用T梁，不管是30m和40mT梁均有桥墩较多的不利因素，选用大跨度拱桥也有一定的局限性，现在我省的拱桥现浇跨度基本控制在125m以内，对于大于125m跨度的拱桥施工难度较大，有一定的施工风险，而且造价也较高，对于深度大于50m的河谷，满堂支架的搭设风险较大且造价较高，采用悬拼拱架法现浇施工，对于拱架本身的架设难度较大，支架进行预压以及施工结束后对拱架的拆除均是比较麻烦的施工过程。采用大跨的连续梁桥时，由于桥墩与上部结构有支座的存在，在施工过程中应先将桥墩与上部结构箱梁固结，而在合龙后再进行结构体系转换，施工过程也比较麻烦，而且由于连续梁桥支座的设置在墩顶之上的0#块处箱梁的负弯矩较大，因而连续箱梁的跨越能力远不及连续刚构，所以从以上各种常见桥型的比较结果来分析，连续刚构桥在这种地方公路桥梁中的地位是明显的，选取连续刚构桥不仅可以大大减少公路长度，而且在今后的运营过程中也比设有支座的拱桥、T梁桥、连续梁桥的养护费用低得多，也简单得多。

由于地形的特殊性，常常会出现墩高、跨径不对称的问题，非对称连续刚构就会时常出现。若有意识做成上部对称结构（主要是边跨对称），可能就会造成桥墩位置不合理、桥墩高度不协调、桥跨偏长等问题，因此采用不对称结构往往是一种较合适的选择。

5 结语

随着我国交通建设的迅速发展，连续刚构桥跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低，所以连续刚构桥施工技术趋于成熟，但连续刚构桥成桥后也普遍存在“跨中挠度过大”、“混凝土开裂”等质量问题，综合分析研究我国连续刚构桥发展现状后总结认为，出现各种病害的连续刚构桥的主跨基本大于150m，而且横宽及0#块高度高，然而在地方公路桥梁中正好利用了连续刚构的长处，主跨一般会在100m左右，而桥面宽度一般处于10m左右，这样对于箱梁来说0#块的高度不大，而且箱室也较小，对于这种结构的连续刚构桥来说，从结构分析上是清楚的及合理的，从运营的情况来看也没有发现病害的出现。因而对于地方公路来说，在适当的地形条件下选取连续刚构桥甚至是不对称结构，不管是在经济上、安全上、管养成本上均是不错的桥型方案。

思南岩头河大桥桥型方案与孔跨布置充分考虑了实际的地形与地质情况，参考了国内类似桥梁经验，采用大、小T连续刚构方案，是典型的非对称连续刚构公路桥。该桥的设计为今后连续刚构桥的扩展应用提供了宝贵经验，并为今后同类型桥梁的设计提供参考。

[1]丁立新.贵州关兴公路落拉河特大桥总体设计[J].世界桥梁，2005，（1）：14-16.

[2]庄卫林.泸州长江二桥设计[J].西南公路，1997，（4）：1-5.