多方案下的桥梁型式选取研究

王佩祥

摘  要：公路桥梁桥型方案的比选是桥梁设计中的重点和难点。本文以某公路桥梁桥型方案比选为实例进行说明，阐述了大型公路桥梁桥型方案设计比选时桥梁类型的选择与要求，以及桥型方案设计的比选方法，为以后的的桥梁方案优化选取提供借鉴。

关键词：连续刚构;拱桥;简支梁桥;方案比选

1 工程背景

1.1 地形

1.2 地质描述

覆盖层为块石土，厚1.5m～3m，下伏基岩为砂岩。

1.3 水文情况

低水位239.0，设计洪水位245，设计洪水频率1/100。

1.4 桥面布置

净9m（行车道）+2x1.5m（人行道）+2x0.25m（栏杆）=12.5m

1.5 设计荷载

公路I级，人群荷载按规范取值

1.6 当地气象情况

多年平均气温为16℃，极端最高气温38℃，极端最低气温-2℃

2 方案设计

2.1 连续刚构桥方案

主跨布置为3跨85m+160m+85m连续刚构桥，外接两跨30m简支梁。主桥边主跨比85/160=0.531。该桥主梁采用單箱单室截面，支点梁高8m，顶板厚30cm，底板厚100cm;跨中梁高3m，顶板厚30cm，底板厚40cm。

桥台采用重力式U型桥台，主桥桥墩采用双柱式薄壁柔性墩，基础采用扩大基础;引桥桥墩采用等截面圆柱墩，基础采用端承桩基础。

连续刚构桥一般采用挂篮平衡悬臂浇筑施工，施工较简单，且经验丰富，施工工艺成熟。

但具有工期长的缺点。

2.2 预应力混凝土简支梁桥方案

桥垮布置为3×40m+4×40m+3×40m。该桥主梁采用预应力混凝土简支T梁，横桥向共5片T梁，每片T梁宽2.5m，翼缘板悬臂长1.15m，腹板厚20cm，支点马蹄宽74cm。两岸桥台采用重力式U型桥台。

简支梁桥一般采用预制T梁安装施工，施工简单方便，且经验丰富，施工工艺成熟，但其外形单调，不美观。

2.3 上承式钢筋混凝土拱桥方案

该方案为上承式拱桥，孔跨布置为3×30+11×17.1+4×30=398.1m，大桥全长415.1m，桥面全宽12.5m。主桥为钢筋混凝土箱型拱桥，净跨径为180m，矢高36m，矢跨比为1/5。主拱圈做成分离式箱板拱，箱板拱由多条闭合箱肋组成多室箱形截面。拱圈横向等宽10.5m，高2.8m，分为7个拱箱，分七环七段吊装，每段吊装重量77吨。采用空腹式简支腹孔（纵铺桥道板梁），由垫墙、立柱、盖梁和纵向简支桥道板组成，立柱尺寸自拱脚至拱顶分别采用 .3×1.3m、1×1.3m，柱间不设横系梁。本桥主拱圈采用缆索吊装进行施工，引桥采用预制安装施工。

一般来说，拱桥的桥型美观，施工工艺成熟，但吊装重量大，施工设备复杂，施工工期长。

3 方案比选

根据桥梁设计原则“安全、耐久、适用、经济、环保、美观”及桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便的原则对以上3个方案进行评价。

方案一：连续刚构桥是将连续梁桥主梁做成连续体与薄壁桥墩固结而成，既保持了连续梁无伸缩缝，行车平顺的特点，又保持了T形刚构不设支座、无需体系转换的优点，方便施工，而且很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度能很好地满足较大跨径的受力要求;利用挂篮平衡悬臂施工能大大节省施工支架的用量，加快施工进度;柔性墩可以适应结构由预加力、混凝土收缩徐变和温度变化所引起的纵向位移。

方案二：该方案采用预应力混凝土简支T梁桥。采用预制安装施工，施工方便快速，质量可靠;有成熟的施工工艺。但在桥墩础主梁需进行结构连续，施工费时费力，且中间桥墩高度较高，需做成空心墩，施工难度大。

方案三：该方案采用上承式钢筋混凝土拱桥，在中等跨径中也是较有竞争力的桥型之一。主要优势在于：将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，使拱的弯矩大大减小，能充分发挥圬工及其它抗压材料的力学性能，采用缆索吊装施工起吊要求不高。但其产生的水平推力对基础要求较高，施工时占用工地面积大，孔径较大时自重较大，对施工工艺要求较高，建筑高度较高时对稳定不利，养护维修费用高。

结论

经过反复比较，连续刚构桥外形美观，与周围环境协调，且施工进度快，工程造价低，有成熟的施工工艺;连续刚构桥稳定性好，不用设置过多的横向联系，且横向应力分布均匀。墩梁固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程数量，并改善了结构在水平荷载作用下的受力特性。因此选择方案一作为优选方案。

参考文献

[1]  刘楠，范敏.跨高速公路桥梁方案比选探析[J].山东交通科技，2018（06）：66-68.

[2]  苏少婵.大型公路桥梁桥型方案设计比选问题的探讨[J].北方交通，2018（04）：29-31.