江南地区新型桥梁设计研究

毛卓明　郑　超

摘要：文章结合我国江南多为山区、地形地质复杂的道路特点，介绍了江南地区新型桥梁设计中跨径的选择原则，桥墩、台、基础和结构体系宜采用的形式以及桥梁和路基之间的关系，并对江南地区桥梁设计中存在的问题和相应措施进行了探讨，给我国江南地区桥梁设计提供参考。

关键词：江南地区；新型桥梁；桥梁设计研究；路基

中图分类号：U448文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0130-02

江南地区主要包括江苏、浙江、安徽、湖北、湖南和江西等六省部分地区，随着我国经济建设的快速发展，在江南地区修建的道路越来越多，江南地区道路地形地质复杂，包括了山地或丘陵、台地、泛滥平原、泥炭地、砂州或砂嘴、大型水域、浅水域等多种自然形态，构造物多，桥梁隧道总长占路线长度的比例大，路线布设时平曲线比例大，曲线半径小，纵坡大，半边桥和高挡墙多，道路设计困难。道路桥梁也相应具有下述特点：小半径弯坡桥多、大跨多及墩高、墩台形式多。因此，要成功设计一条江南地区道路，设计中协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系就非常重要。

一、江南地区道路的主要特点

江南地区道路的主要特点是地形、地质复杂，地形复杂，表现为地面高差大，变化频繁，横坡陡；地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤气地层等不良地质。受此影响，路线布设时平、纵、横三个方面都受到约束，平曲线多，平面半径小，纵坡大，桥梁比例高，横坡陡，半边桥和高挡墙多。江南地区道路桥梁也相应具有上述特点，弯坡桥多，高墩大跨多，墩台形式多，设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形、地质之间的关系。对于纵坡，平原微丘区路线直捷舒顺，直线占比例大；山岭重丘区，路线多弯曲，曲线比例大。直线、曲线、回旋线的选用与合理组合取决地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主或人为规定三者的比例都是不现实和不可取的。路线平面设计中长直线尽头不能接以小半径曲线，应尽量避免连续急弯的线型。平曲线应有足够的长度，缓和曲线长度需符合规定要求，尽量避免采用小偏角，路线转角小一些好，但不能过小，采用过小转角容易使驾驶人员错把曲线当成急弯。对于路线总断面设计时，地面横坡不大时，就找经济点；地面横坡较陡时宜多挖少填，地面横坡很陡时，宜全挖路基或深挖路基。

二、桥梁与路基的关系

江南地区道路桥梁很多不是受水文控制而是只受地形控制，因不宜采用路基方案而设置为高架桥、路桥设置界限问题，一直是难以把握的关键问题，也是影响公路造价的问题。路基规范强调“路基中心填方高度超过20m时，宜和桥梁做方案比选”，在项目实际运作中，往往由于工期紧，或认为桥梁跨越方案安全省事，就直接采用桥梁方案。实际上，对于地质情况较好，虽然填方中心高度为30m，但收敛较快的V型峡谷，且是桥隧相连地段，为消化隧道废方，考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济。因为这样的地形架桥，场地变局限，难度大，横纵坡陡，极易引发边坡不稳。而对于宽而平缓地段，虽然填方高度只是20m左右，但如果需跨标段借方，且运距远，填方基底还需花大量资金处理的路段，反而考虑桥梁方案可能更安全更经济。所以笔者认为，江南地区道路桥梁界限，不能一概而论，对于填土高度超过20m的路段，应根据地形、地质、前后构造物、前后路段的废方量、工程造价等进行综合比选后决定是否设置桥梁。

江南地区道路地形横坡陡峭，虽然可以通过设计为左右幅路基不一样高的错台路基来处理，但有时由于左右辅路基横向交通要求，需要设置转向车道，错台式路基方案不易实现，这时就不可避免地会出现半边桥。当最低一侧填土高度为15m左右时，应综合地形、地质将加筋挡墙、锚杆挡墙、弃土方案与半边桥做综合比较后决定是否设置桥梁。

三、结构体系特性

为了保证行车舒适，结构耐久适用，江南地区道路标准跨径大中桥一般均采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续—刚构混合体系。全刚构体系由于一座桥梁墩高相差较大，需通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩受力，这样一来，桥墩尺寸种类就比较多，美观性降低，施工也相对麻烦。全连续结构联长不能太长，舒适性差，墩台水平位移较大，墩柱尺寸需设计得相对大一些，材料较费。根据地形，将中间墩高较高，刚度相差不大的相邻几个桥墩固结起来，利用其柔性适应桥墩所受的水平力，较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座，形成连续梁。这样的刚构—连续体系，高墩、矮墩的受力性能都得到了改善，且适应地形特点。江南地区道路桥梁多为弯、坡桥，曲线梁桥在弯扭耦合作用下，具有沿某一不动点变形的趋势，单向行驶的大纵坡长桥在长期反复的汽车制动力作用下，梁体具有沿汽车行驶方向滑移的趋势，如果采用全连续结构，即上下构之间为橡胶支座连接时，这种滑移趋势往往造成梁体受力不平衡，支座脱空甚至破坏，从而导致梁体开裂。因此江南地区道路桥梁宜采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续—刚构混合体系。这样既适应平面线形，又适应桥梁受力特点。

四、桥梁设计原则

江南地区道路，桥梁所占比重大，但大跨径桥梁较少，绝大部分是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。大跨径桥梁一般视控制因素不同，方案也各不相同，具有较强的个性特征。而标准跨径桥则更多的是具有共性特征，所以本文重点探讨标准化、装配化桥梁的设计。江南地区道路桥梁常用标准化、装配化跨径有16m、20m、25m、30m、40m、50m；横断面形式有空心板、T梁、小箱梁等。对于跨径小于30m的桥梁，有空心板、小箱梁、T梁等三种结构形式可以选择，对于40m、50m跨径的桥梁，根据梁的受力特点，宜采用T梁。当然，这是江南地区的情况，平原地区则另当别论。平原地区受净空和桥台填土高度的限制，桥梁上构要求尽可能降低建筑高度，这样可以减小纵坡，降低路基填土高度，减少占地及降低路基处理难度，对土源缺乏，软基较多的平原地区有显著的经济性。20m空心板建筑高度最低，与路基综合起来比较具有优势，平原地区路网发达，分离式立交较多，空心板在美观方面优于另外两种断面，所以平原地区较多采用空心板。而江南地区道路桥梁一般净空无严格限制，另外，江南地区道路平面半径较小，超高缓和路段不可避免会出现在桥上，如果选用空心板或小箱梁，架梁时一片梁4个支点不易调平，易造成支座脱空，受力不均匀的情况，所以江南地区道路桥梁标准横断面优先采用T梁。对于50m跨径T梁，在小半径平曲线上，由于内外梁梁长差较大，跨中矢高较大，对路线的适应性要差一些。另外江南地区道路，交通运输、场地预制条件均较差，大型机具进入困难，50mT梁单片重150多t，架设设备要求较高，运输及安装过程中变形不易控制，因此一般情况下不选用50m跨径T梁，所以江南地区道路桥梁，宜采用的常用标准跨径为20m、25m、30m、40m。T梁之间的横向连接有铰接和刚接两种形式，采用铰联结时，铰只传递剪力，车辆荷载作用在铰缝处时，弯矩主要由现浇桥面来承受，这样一来，现浇桥面的厚度就必须加厚，否则，铰缝处桥面板易出现通长的纵向裂缝。现浇桥面板厚度增加，意味着恒载增加，T梁配筋和钢索必须增加，经济性下降，所以T梁横向连接采用刚接较好。规范规定“预制T形截面梁的横隔梁连接，宜采用现浇混凝土整体连接”，当然在斜交桥及异形桥中需要横向弱联结时，铰结也是很好的选择形式。

五、结语

随着我国经济建设的快速发展，在江南地区修建的道路越来越多，江南地区道路地形地质复杂，包括了山地或丘陵、台地、泛滥平原、泥炭地、砂州或砂嘴、大型水域、浅水域等多种自然形态，构造物多，桥梁隧道总长占路线长度的比例大，路线布设时平曲线比例大，曲线半径小，纵坡大，半边桥和高挡墙多，道路设计困难。道路桥梁也相应具有下述特点：小半径弯坡桥多、大跨多及墩高、墩台形式多。因此，要成功设计一条江南地区道路，设计中协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系就非常重要。

参考文献

[1]公路路基设计规范（JTGD30-2004）[S]．

[2]公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）[S]．

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）[S]．

作者简介：毛卓明（1979－），浙江衢州交通设计有限公司工程师，研究方向：桥梁工程；郑超（1980－），浙江衢州交通设计有限公司工程师，研究方向：桥梁工程。