山区桥梁初步设计方案比选探讨

周宇++谭科

摘要：山区高速公路大桥施工涉及因素多，技术难度大，要达到最佳效益，需进行科学缜密的方案涉及。文章结合实际工程案例，分析了重庆某山区桥梁初步设计桥型方案的比选，为同类桥梁初步设计提供经验，有利于工程的顺利开展。

关键词：山区桥梁；连续刚构；预应力混凝土；结构设计；水文地质

中图分类号：U442 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）19-0021-02

1 概述

山区高速公路某大桥基本设计资料主要如下：

1.1 地形、地貌

拟建山区高速公路某大桥位于重庆市彭水县莲湖镇多家村3队，大桥横跨一无名冲沟，沟内有常年流水。桥位区交通条件较差，仅有乡村土路与之相连。桥位区属构造剥蚀深切中低山沟谷地貌，切割较深，溪流走向160°左右，沟内有常年流水。拟建桥位区最低点位于中部溪沟沟心段，地面高程435.00m。

1.2 地质

据地质调绘及钻孔揭露，工程区斜坡地段上部多基岩裸露，下部为第四系崩坡积层覆盖，为志留系中统韩家店组页岩，第四系崩坡积土层大范围的分布于斜坡地段及地势较缓地段。

1.3 不良地质现象

经工程地质调查和钻探揭露，桥位区除了发育有1处卸荷带、1处崩坡积外，目前未发现滑坡、泥石流、采空区、岩溶塌陷及活动断裂等不良地质现象及地质灾害，详述于后。

1.4 水文地质条件

桥位区斜坡处地下水贫乏，沟心处有一无名溪沟，常年洪水位约为436.06m，最高洪水位为439.52m左右。

桥位区地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水主要受大气降雨补给，迳流途径短，以面流的形式向斜坡临空面或冲沟排泄，场地内仅在沟谷和缓坡地段分布有土体，厚度不均，分布不均，为透水性较好的块石土。基岩为页岩，中风化裂隙较发育，岩体较完整，局部破碎，页岩为相对隔水层，强风化带裂隙较发育，存在少量地下水，主要为大气降雨补给，其迳流条件较差，以裂隙界面为主，排泄条件较好，主要向沟心地段排泄。提干钻孔内循环水后，测无恢复水位，表明勘察期间工程区在本次勘探深度内无地下水赋存。

1.5 桥位处路线平纵面

本桥位于分离式路基上，平面位于R=2500m的左偏圆曲线上和直线上。纵段面分段位于i=2.4%的单向坡上。

2 桥型方案比选

2.1 方案设计

山区高速公路某大桥主桥跨越一宽坦“V”形沟谷，地势较陡，路线与谷底最大高差达90m。

方案设计结合桥位处地形、地质和场地条件等特点，考虑工程的安全性、经济性、施工可行性及景观性，特拟以下两个桥型方案进行比选。

桥型方案一：主桥上部采用（69+130+69）m悬浇预应力混凝土连续刚构，黔江侧引桥为1×40m预制装配式预应力混凝土连续T梁，下部结构主墩采用双肢薄壁墩，承台采用单幅桥分离式，基础采用群桩基础；过渡墩采用圆柱墩、桩基础。

桥型方案二：主桥上部采用8～40m先简支后结构连续T梁，分2联设计，左线桥全长329m；右线桥布置为8～40m先简支后结构连续T梁，分2联设计，右线桥全长329m。下部结构采用空心薄壁墩、承台群桩基础及圆柱式墩、桩基础，桥台采用桩柱式轻型桥台，桩基础。

2.2 结构设计

方案一：主桥为（69+130+69）m悬浇预应力混凝土连续刚构箱梁，半幅箱梁顶板宽12.0m、底板宽6.5m，悬臂翼缘长2.75m，单箱单室结构。箱梁根部梁高7.5m，跨中梁高2.8m，箱梁根部底板厚1.1m，跨中底板厚0.32m，箱梁高度按1.5次抛物线变化，箱梁底板厚度按2次抛物线变化。箱梁顶板厚0.25m，腹板厚度由跨中0.5m分段加厚到0.6m和0.7m。主桥上部构造按全预应力混凝土设计，采用三向预应力。主墩采用双肢等截面薄壁墩，1、2号主墩分别高53m、40m，横桥向墩宽6.5m，单肢墩厚为2.0m，双肢间净距为6.0m，纵桥向双肢间加设一道系梁，承台左右线分离式，横桥向宽11.3m，纵桥向宽15.0m，厚5.0m，桩基础采用8根直径为2.2m的群桩基础。

方案二：主桥上部采用8～40m先简支后结构连续T梁，40mT梁均为先简支后结构连续结构的预应力砼T梁，T梁采用预制吊装的方法施工，预制梁高2.5m，边梁预制宽度1.95m，中梁预制宽度1.7m。每幅横向布置T梁5片，梁间湿接缝宽度0.75m，单幅桥宽12m。本桥下部根据墩高不同采用不同形式的桥墩：小于30m采用180cm柱径+200cm桩径的双圆柱墩；大于等于30m小于45m的桥墩采用200cm柱径+220cm柱径+250cm桩径的分段式双圆柱墩；大于45m不大于60m的高墩采用等截面空心薄壁墩，空心薄壁墩横桥向墩宽为6m，顺桥向墩厚3.0m，壁厚0.5m，承台群桩基础，单幅每墩设桩4根，桩径2.0m。大于70m不大于85m的高墩采用等截面空心薄壁墩，空心薄壁墩横桥向墩宽为6m，顺桥向墩厚4.0m，壁厚0.5m，承台群桩基础，单幅每墩设桩4根，桩

径2.5m。

为加强空心薄壁墩的整体性，沿高度方向每15m设一道横隔板，横隔板厚0.5m。空心薄壁墩墩顶段1m及墩底段1m范围内均做成实心截面。本桥最大桥墩高度达84.9m，采用翻模法施工。两岸桥台采用桩柱式轻型桥台，桩基础。

2.3 结构分析要点

两方案主桥结构总体计算采用桥梁结构计算综合程序“桥梁博士”建立纵桥向平面杆系模型，根据桥梁施工的工艺流程，对桥梁在施工和运营各阶级进行截面内力、应力和位移的计算，考虑荷载主要有施工荷载、自重恒载、汽车活载、预应力、混凝土收缩、徐变、支座强迫位移、温度荷载及纵向风力等。计算结果根据规范进行最不利组合并进行承载能力、正常使用极限状态抗裂及挠度、短暂状况和持久状况应力验算。

2.4 施工方案

方案一主桥上部构造采用挂篮悬浇逐段施工，桥墩施工完成后，搭设支架浇注0号块、1号块，待主梁强度及弹模达到设计值的95%以后张拉预应力钢束，然后在已施工主梁上安装挂蓝并进行充分预压，逐段悬浇箱梁节段，每一节段的施工包括挂蓝前移、浇筑混凝土及张拉预应力钢束三项内容。主桥箱梁采用先边跨后中跨的顺序合拢，边跨现浇段及合拢段采用过渡墩旁设置托架现浇施工，中跨合拢梁段采用吊架施工。

引桥上部构造主梁均采用预制吊装法施工，先简支后连续或墩梁固结形成连续刚构体系。预应力混凝土T梁就近预制，预制场可设于两岸桥头附近路基段。

方案二上部T梁采用预制吊装的方法施工。下部构造可采用常规方法施工，但高桥墩施工时应严格做好施工控制。桩基施工可采用人工挖孔或机械钻孔施工；桥墩采用滑模或爬模法施工。

3 结语

本桥初步设计为连续刚构桥方案与40m连续T梁进行比较，两方案设计和施工技术均较成熟、适用性恰当、耐久性较好、连续刚构方案后期养护工作量均较小、景观效果及与周围环境协调性较好。方案二采用40m连续T梁，造价相对较低，但是由于施工较麻烦，且由于方案二空心薄壁高墩较多，最大高墩达84.9m，桥墩施工难度较大、稳定性较差，上部架梁时墩顶位移较大，造成架梁难度较大；后期营运由于高墩多，维护困难，运营风险高。综合考虑各因素，将本方案作为比较方案。综合以上因素，本次初步设计推荐桥型方案一。

作者简介：周宇（1985-），男，重庆人，重庆市交通规划勘察设计院工程师；谭科（1978-），男，重庆人，重庆市交通规划勘察设计院高级工程师，

硕士。