宁夏地区高速公路桥梁设计体会

蒋 勇

宁夏公路勘察设计院有限责任公司，宁夏银川 750001

随着国家“西部大开发”战略的深入实施，以及“六盘山集中连片特困地区扶贫开发”工作的启动，经济社会的发展对宁夏地区交通基础设施体系提出了更高的要求。S305线黑城至海原段公路、G344线青石嘴至泾源段公路、G309线固原至西吉公路等高速公路均已通车运行，标志着宁夏高速公路建设趋于完善，实现了县县通高速的目标。文中结合以上项目设计经历，分析赘述了宁夏地区高速公路桥梁设计体会。

1 桥梁总体设计原则

（1）桥梁设计按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则。一般大、中、小桥桥位平面线形服从路线总体布设需要，既要满足路线线形要求，控制工程造价，还要重视桥体美观，与周围环境协调。

（2）跨越排灌河流、沟渠的桥梁，做到满足河流顺畅排、灌需要，当桥梁与水流方向斜交且水中设墩时，适当加大桥梁跨径，以满足排洪要求。具有排洪功能的河流，防汛通道可改移至大堤以外，以降低纵断面，减短桥长。

（3）对于跨越汇水冲沟的桥梁，桥梁长度由设计水位、设计洪峰流量和台后填土高度综合确定。

（4）通过对桥梁方案和高填土方案的技术经济比较，路桥分界高度原则上控制在8.0m左右，部分桥梁根据桥台处地形，充分考虑桥台稳定性，高度小于8m或者桥台放置路基挖方段；支线上跨桥、匝道桥及地质条件较好的地段路桥分界高度可适当提高。

（5）对于道路交叉桥梁，要充分考虑被交叉道路等级、使用功能公路以及远景发展规划。交叉桥梁可按照主线上跨或主线下穿两种形式，需根据桥梁所处地形、地物、周围环境等因素选择合理的交叉型式。

（6）若路线顺沿河沟走向布设，为了加强道路整体稳定性以及确保河沟流水通畅，需要设置顺水桥梁。

（7）桥梁布置应尽量减少结构型式和跨径种类，以方便标准化施工，缩短施工周期，降低工程造价。

（8）跨越人工沟渠的桥梁以不打乱现有排灌系统为原则，必要时合理合并。跨越非人工沟渠的桥梁按照地形、排水、汇水面积等因素设置。桥梁的设置尽可能考虑两侧通行条件的需要，尽可能做到一桥多用。

2 桥梁布孔原则

（1）桥梁布孔应满足通行和泄洪的要求。对于有泄洪功能的河流，应征求水利部门的意见。

（2）对于跨越道路的桥梁，需明确道路等级、远期规划、日常行驶交通量、道路使用功能等，并积极听取当地政府及交管部门的意见或建议，以确定桥梁孔径和桥下净高。其中，跨越国家干线公路、高速公路的桥梁，其跨越净空满足规划断面要求；对于跨越四车道高速公路且没有拓宽规划的桥梁，桥跨原则上按六车道净宽预留。

（3）跨越深沟的桥梁，当桥梁墩身较高时，考虑高跨比例及上下部结构造价，一般选用较大跨径的桥梁，以减少桥墩数量并达到协调美观的效果。

（4）跨越排灌沟渠的桥梁，根据沟渠断面尺寸、使用功能、设计水位等资料，孔跨布设需满足沟渠输水要求，并将设计方案上报水利主管部门审查。

3 桥型结构的选择

（1）桥梁结构型式的选择按照安全、耐久、经济、美观的原则，结合路线线形、地形地质、材料来源、周围环境等条件综合考虑。

（2）根据交通运输部及自治区交通运输厅下发相关技术文件要求，为了便于施工、控制造价及后期运营养护，桥梁设计中应尽量成熟化、标准化结构。

（3）根据宁夏已建和在建工程项目的设计和施工经验，当跨径L＜20m 时，采用先简支后桥面连续空心板（后张空心板）；当跨径 20m≤L≤40m 时，采用先简支后结构连续（装配式连续T梁或箱梁）。

（4）互通区内桥梁，从结构美观和外型尺寸统一的角度出发，当曲线半径较小时宜采用现浇连续箱梁。

4 桥梁上部结构的选择

（1）为节省投资和便于桥梁施工的装配化、标准化，根据路线所处地形地质条件，桥梁形式一般采用《公路桥涵设计通用规范》规定的桥涵标准化跨径，互通内桥梁及其他特殊桥梁可采用非标准化跨径。

（2）原则上，墩高H≥30m时，特大、大桥上部结构宜采用跨径40m的预应力混凝土连续T梁方案；墩高30m＞H＞12m时，大、中桥上部结构宜采用跨径30m的预应力混凝土连续T梁方案；墩高H≤12m时，大、中桥上部结构宜采用20m跨径预应力混凝土T梁。

（3）小桥及跨越县道、乡道的通道桥一般采用13m和16m跨径的预应力混凝土空心板。

5 桥梁下部结构及基础的选择

（1）原则上，当墩高H≥25m时，宜采用薄壁墩或空心墩；当墩高H＜25m时宜采用柱式桥墩。

（2）桥台形式根据台后填土高度确定，当填土高度≥5m时宜采用肋板式桥台，当填土高度＜5m时宜采用柱式桥台。

（3）根据沿线地层地质条件，墩台基础优先采用钻孔桩基础。地质较好时，可考虑采用扩大基础。

6 桥梁抗震设计

根据《中国地震动峰值加速度区划图》，宁夏地区地震动峰值加速度为0.05～0.4g，因此桥梁应尽量选用结构连续的上部结构，并采取有效的抗震措施。为保证桥梁结构达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标，可采取以下抗震设防措施：

（1）使用防落梁装置。在非连续墩的梁与梁之间、梁与桥台之间增设防落梁装置，限制梁间产生过大的相对位移，防止落梁。

（2）加装橡胶块。在非连续墩的梁与梁之间和梁与桥台之间粘贴橡胶垫块，以缓和地震发生时的冲击作用。

（3）所有桥梁均设置抗震挡块或抗震锚栓。在现浇箱梁横梁底面设置挡块，嵌入墩柱内（外）侧，防止落梁。

（4）加大桥墩盖梁尺寸。简支梁梁端距墩台边缘距离满足规范要求。

（5）桥墩设置横向联结结构，高度大于7m的柱式桥墩设置柱顶横系梁。

（6）加强墩柱、桩基塑性区的箍筋配置。墩柱潜在塑性铰区域应设箍筋加密段，箍筋加密段长度、箍筋间距、箍筋直径、箍筋配筋率等按《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008第8节延性构造细节设计执行。

针对抗震设防8度区，还应加强抗震设防设计和计算，并做到以下几条：（1）按反应谱法计算外力，按静力学法对墩台身进行纵、横向的强度、变形验算；（2）对能力保护构件（桥墩抗剪、基础强度、支座水平位移）进行验算；（3）桥梁应尽量减少联长；（4）墩柱宜作为延性构造构件设计，其抗剪强度宜按能力保护原则设计；（5）墩柱底部区域及端部区域为塑性铰区域，应具有足够的塑性变形能力；（6）加强钢筋构造细节设计。

7 桥梁耐久性设计

提高桥梁耐久性、防止钢筋锈蚀的主要设计及措施如下：

（1）严格按交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）9.1.1条执行，按照项目所处的环境类别，确定混凝土的水灰比、水泥用量、强度等级、氯离子含量和碱含量满足设计规范的基本要求。

（2）使钢筋具有足够的保护层厚度。当地下水具有腐蚀性时，需根据水质分析报告，对桩基、承台、系梁等埋入地下的结构增加混凝土保护层厚度，提高钢筋抗锈蚀能力，延长结构的使用寿命。（3）混凝土最低强度等级采用C30，如遇腐蚀性水土，应根据腐蚀性强弱程度，采用普通硅酸盐水泥混凝土或抗硫酸盐水泥混凝土，并提高混凝土的强度等级。（4）若要提高混凝土耐久性，则必须降低混凝土的孔隙率，致使混凝土不出现有害裂缝，保证施工质量，从而能够抵抗水分和侵蚀性介质的渗入。（5）加大结构尺寸，提高桥梁耐久性；增加普通钢筋用量，提高桥梁抗裂能力。（6）加强桥梁防排水设计，保证桥面铺装耐久性，在桥面现浇混凝土和沥青混合料之间设置防水层，同时排出桥面下渗水。（7）按《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006要求，选用合适的混凝土强度等级和配合比，提高混凝土材料本身的耐久性。（8）增加支座支承总高度，方便支座的检修、更换。

8 设计体会

结合多个工程项目的特点，在总结宁夏公路工程建设中的经验教训基础上，着重分析改进教训、吸收成功的经验，强调深化细化设计，以进一步降低工程规模，提高工程质量。本次对宁夏公路桥梁设计过程中的原则问题进行了总结，以供同行在设计工作中参考。