某高速公路装配式桥梁结构形式比选设计

张召辉、杨勇

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

1 工程概况

某高速公路位于平原区，主线设计速度为120km/h。其中，桥梁主要以常规高架桥为主，桥隧比占28%，桥梁宽度为16.5m（桥梁内外侧均比路基宽度窄0.25m）[1]，结合该地区设计习惯，常用的上部结构形式为预应力混凝土T 梁、小箱梁（标准断面见图1、图2），下部结构常用结构形式有圆柱墩、矩形墩、薄壁墩、小间距双柱墩等，盖梁常用形式为钢筋混凝土盖梁、预应力混凝土盖梁。结合全线桥梁布置情况，桥梁墩高普遍在20m 以内，全线鱼塘较多，部分场区软土覆盖层较厚，岩性以全风化、强风化、中风化花岗岩、砂岩、泥岩为主，岩溶不发育，桥墩台均采用桩基形式，根据全线地勘资料，桩基以端承桩为主，桩基长度在25～35m 之间。

图1 装配式预应力混凝土小箱梁断面示意图（尺寸单位：mm）

图2 装配式预应力混凝土T 梁断面示意图（尺寸单位：mm）

2 上部结构形式经济技术比选

结合该项目桥梁特点，桥墩平均高度为15m，结合相关设计经验，适用该项目桥梁的上部结构跨径为20m、25m，由于同样路基宽度下，T 梁、小箱梁下部结构尺寸相当，造价基本无差异，现只对同样长度下上部结构20m、25m 跨径T 梁及小箱梁进行经济技术比选。

2.1 20m 跨径下装配式预应力混凝土T 梁与装配式预应力混凝土小箱梁对比

上部结构取5～20m（桥梁总跨径长为100m）进行对比，不考虑上部桥面系，对比结果见表1，其中材料等单价取当地最新价格。

表1 20m 跨径装配式T 梁与小箱梁对比

通过表1 可以看到，同样桥长下，20m 跨径装配式预应力混凝土T 梁比20m 装配式预应力混凝土小箱梁每平方米造价高约10%左右。

2.2 25m 跨径下装配式预应力混凝土T 梁与装配式预应力混凝土小箱梁对比

上部结构取5～25m 进行对比，不考虑上部桥面系，其中材料等单价取当地最新价格，对比结果见表2。

表2 25m 跨径装配式T 梁与小箱梁对比

通过表2 可以看到，在同样桥长下，25m 跨径装配式预应力混凝土T 梁比25m 装配式预应力混凝土小箱梁上部每平方米造价高约3%左右。

2.3 上部结构比选结果

根据20m、25m 跨径小箱梁、T 梁比选结果，结合该项目实际情况，在同等跨径下，T 梁虽然结构相对简单，但是由于该项目位于平原区，桥下路网发达，且邻近村镇，T 梁景观效果较差，且小箱梁造价较T 梁造价低，美观性较好、抗扭能力较T 梁好[2]，因此在20m 及25m 跨径下，该项目上部结构优先推荐采用装配式小箱梁。

3 下部结构形式经济技术比选

由于该项目主要位于平原区，结合当地设计习惯，常用的下部结构形式有方案一：单幅双圆柱墩+钢筋混凝土盖梁（见图3），方案二：单幅薄壁实体墩+预应力混凝土盖梁（见图4），方案三：整幅大悬臂盖梁π 形墩（见图5），对比过程见表3。

表3 下部结构比选设计表

图3 单幅双圆柱墩+钢筋混凝土盖梁（单位：cm）

图4 单幅薄壁墩+预应力混凝土盖梁（单位：cm）

图5 整幅大悬臂盖梁π 形墩（单位：cm）

通过表3 对比结果可以看到，由于该项目位于平原区，且墩高不高，根据地勘资料岩溶不发育，且距离城镇较远，下部结构对景观效果要求不高，方案二虽然通透性好，但由于墩较矮，景观性一般，且其一般适用于岩溶发育地区。方案三景观性最好，且下部结构占地最少，但造价较高，且预应力盖梁施工时需要搭设较多临时支架，预应力张拉顺序复杂，因此通过以上对比，该项目下部结构采用双圆柱墩、桩基础。

4 20m、25m 装配式小箱梁经济跨径比选

根据本文对上、下部结构对比的结果，在20m、25m 跨径下，上部结构推荐采用装配式小箱梁，下部结构推荐采用双圆柱墩、桩基础，现结合全线地质情况对20m 及25m 跨径小箱梁进行经济技术比选，由于该条线桩基长度在25m～35m 之间，且以端承桩为主，上部结构桥长分别取5～20m，4～25m 来对比，下部桩基长度取30m，桥墩高度取15m 来进行对比，其中20m 跨径下为4 排桥墩，25m 跨径下为3 排桥墩，由于两种跨径下桥台个数均为2 个，桥台对造价结果无影响，对比结果见表4。

表4 20m、25m 小箱梁经济跨径对比（桩基长度取30m）

从表4 中可以看出，在桥长一致时，下部墩高取15m、桩基取30m 时，采用20m 跨径小箱梁比25m 跨径小箱梁每平方米造价高约3% 左右，因此推荐采用25m 小箱梁。

5 结论

通过以上对该高速公路上、下部装配式结构进行技术经济比选，可以得出以下结论：

其一，该高速公路上部常规结构采用25m 小箱梁、下部结构推荐采用双圆柱墩、桩基础的结构形式。

其二，在进行高速公路装配式桥梁设计前，应结合全线地质、桥高等情况，对上、下部结构形式进行综合经济比选，这样才能达到节约工程造价、缩短施工工期的目的。