山区公路大跨度桥梁设计关键问题的探讨

卢剑桥

摘 要:大力发展山区高等级公路成为必然,对山区公路桥梁设计的研究具有重要的现实意义。本文结合某山区大跨度桥梁设计实践,详细阐述了山区大跨度桥梁设计关键问题与解决措施,为解决山区公路桥梁设计积累了新的技术资料。

关键词:山区公路大跨度桥梁设计

中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0129-01

1 工程概况

某大跨度公路桥位于山区腹地,谷深坡陡,桥面与峡谷谷底高差500m,地形、地貌极为复杂、险峻,桥区施工场地狭小、交通运输条件极其困难。大桥处路线海拔920～940m,且处于大型峡谷谷口,预计冬季冰、雪、雾等灾害性气候的出现将更为频繁,桥梁的养护、行车安全非常重要。

2 山区大跨度桥梁设计关键问题

该桥跨越处峡谷谷口宽度为650m,峡谷以内地形壁陡险竣,峡谷下部台阶地距路线高差350m以上,谷内不宜设墩,主桥须采用较大的跨径,根据地形条件经综合比选确定采用900悬索桥。该山区悬索桥运输条件缺乏,桥下通常没有水运条件,故无法像常规悬索桥那样,通过缆载吊机直接起吊安装加劲梁段,该悬索桥只能采用单件运输、现场组拼的桁架式结构,桁式加劲梁设计成为该山区悬索桥需解决的关键问题。山区路线纵面线形受多种因素控制,通常难以设置对称的人字纵坡而多为单向纵坡,车辆制动力大,桥面系应具有适宜纵向刚度,以减少桥梁纵向变形,桥面系的设计问题是该山区悬索桥设计中需要解决的又一个关键问题。

3 设计关键问题解决措施

考虑到轻型的钢桁粱设计易于现场拼装,便于山区运输,可以碱小桁架杆件、节点的尺寸和重量,减轻节段吊装重量,适应山区交通运输条件差、施工场地狭小地区的桥梁建设需要,最后确定采用的加劲钢桁梁由主桁架、上下平联,横向桁集组成,主桁架采用华伦式,桁高6.5m,桁宽260m,小节间长度6.4m,一个标准节段大节间长度为12.8m,在每小节处均设横向桁架;上、下平联采用K形体系,主桁片上、下弦杆、横粱上、下弦杆采用箱形截面,膜杆及上、下平联均采用工字形截面。钢桁架采用整体节点新技术。钢桁架各杆件均为工厂组焊件,为减少钢桁梁杆件的现场拼装连接,将弦杆连同一个或两个节点在工厂焊接成整体,现场用高强螺栓连接成桁架。全桥共分71个节段组拼安装,节段最大吊装长度12.8m,节段最大吊装重量91.6t。每个节段在工地拼装场地组拼,采用施工缆索吊装就位拼接。钢桁加劲梁在索塔处设置塔连杆作竖向支承,塔连杆两铰接点距离10.7m,上端与预埋在索塔内侧壁上的钢托架铰接,下端与桁架上弦杆上的耳板铰接。每个索塔处设置两个。钢桁加劲梁两端在上、下弦杆两侧共设置8个抗风支座。钢桁加劲梁及桥面系纵梁外露表面采用电弧喷铝涂装长效防腐。

针对山区建桥的特点,提出了表1两种比较方案,考虑到钢混组合板梁为支承在桁架横檗上的简支体系,预制混凝土板受压,工字钢受拉,可充分发挥两种材料的特点,单块重量小于4.8t,施工非常便捷,预制时适当添加防水剂可提高混凝土抗渗防水性能,桥面铺装为8cm沥青混凝土,沥青混凝土与混凝土板具有优良的黏结性能和使用性能,桥面系最终采用纵向工字钢梁与混凝土桥面板的组合形式。钢纵梁横向间距1.95m,梁高0.66m,梁长6.36m,简支在主桁横梁上弦杆上,理论跨径6.16m。桥面板采用预制混凝土板,预制板长6.36m、宽1.65m、厚0.16m。纵向接缝宽0.3m,桥面板通过接缝处纵梁上的剪力钉与钢纵梁相结合形成组合结构。各跨桥面板间采用桥面连续结构,每102.4m间距桥面板设一道通缝断开,通缝设无缝式伸缩缝保证桥面美观和行车顺畅。纵向接缝采用微膨胀混凝土以改善由于混凝土收缩对钢一混组合结构的影响,桥面连续结构采用钢纤维混凝土以提高抗裂、抗疲劳性能。

4 结语

山区公路地形地质复杂,地面高差大,山区桥梁弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计中必须充分考虑山区桥梁曲线、大纵坡、高墩、长桥的特点,解决好其梁设计的关键问题。该山区公路大跨度桥梁的施工和跟踪观测结果表明其设计是成功的,可供同类桥梁设计参考。

参考文献

[1] 许璐.山区高速公路桥梁设计关键问题研究[D].长安大学,2009.

[2] 祝敏方.山区高速公路桥梁设计探讨[J].公路,2003(5).