高速公路中桥梁的常规设计方案分析

吴承华

(铜仁市公路勘察设计院)

1 相同标准跨径下不同梁型的上部结构分析

在目前的建设施工环境条件下，装配式桥梁结构的形式有较多种，主要是工字型组合梁、空心板梁、组合小箱梁以及预应力混凝土装配式T梁等，在实际的工程应用中就需要结合工程需要以及环境条件来进行选择。在工程建设的过程当中，往往很少选择使用50 m跨径的装配式桥梁结构，这其中一个最为主要的原因就是因为这样一种桥梁结构的使用会因其自身较大的自重、场地上的限制以及运输上的困难而受到较大程度上的限制。16 m跨径的装配式结构在工程建设中一般用于中小型的桥梁或者是一些墩高小于10 m的桥梁，在工程建设的过程中，为避免工程难度的加大或者是工期上的延长，一般是尽可能避免桥梁结构形式上的不同。

我们在对不同跨径不同主梁形式的上部结构进行比较分析以后发现三个方面的重要特点。

(1)20 m跨径的装配式T梁在实际的工程中应用并不多，这样一种状况出现的最根本原因就是其20 m跨径的装配式T梁自身的结构高、性价比不好，正是因为这样，在近些年来大多数的桥梁工程建设中采用的都是装配式的空心板梁或者是组合箱梁结构。装配式空心板梁和组合式箱梁结构在桥梁工程建设中应用的优势较为明显，但还是存在一定的不足。空心板梁的优势在于其重量轻且经济性较好，但是由于其板梁之间进行的是横向上的连接，因此整体的受力状况就比较差，对于桥梁工程的安全性能难以加以保障;组合式箱梁结构的好处在于只要工艺本身有保证就能够保证整个的施工吊装不出现问题，除此之外，组合式箱梁结构的经济指标都是要优于空心板梁的。因此，即便是组合式箱梁结构在重量上要比空心板梁大很多，但对于20 m跨径的上部结构来说仍然是相对较好的选择。

(2)在高速公路25 m跨径或者是30 m跨径的桥梁中，装配式组合梁或者是T梁对于其上部结构来说都是相当不错的结构工艺，这主要是因为这样两种结构工艺在长期的发展中已经基本上趋于成熟，因此施工过程能够更加的简便和快捷，在经济指标上也会有更好的表现，在实际的应用中这样两种工艺也是得到了相当好的应用效果的。我们进一步的对这样两种工艺本身来进行比较，两者在经济指标上的差别并不大，但是T梁的施工工艺要明显的优于装配式组合梁，这是因为T梁的工艺本身更为成熟。在以往的全国桥梁病害普查检测中也明显的发现T梁的使用寿命较其他的桥梁长、养护和维修的要求较低且运行的效能相当理想。更重要的是T梁吊装的重量也是要小于组合式箱梁结构的，综合来看性价比就更高。综上述分析，我们在25 m以及以上跨径的桥梁上部结构中选用装配式T梁为最佳。

(3)40 m跨径装配式结构中一般不采用组合式箱梁，这主要是因为组合式箱梁的自重吊装重量过大，不利于常规的施工以及维修;而是采用施工工艺更为简便且养护费用更加理想的T梁。

2 不同标准跨径桥长、墩高、桩长桥型的方案比较

我们同样是从两个具体的立足点以及观念来对不同标准跨径桥长、墩高以及桩长的桥梁方案进行比较和选择。

在这里我们结合丘陵区桥梁设计经验以及桥梁高跨比的工程要求来进行说明和分析，一般情况下，在墩高小于40 m的时候柱式墩往往是最好的选择，既能够保证结构上的安全稳定又能够保证其经济上的有效合理，这样一种选择最本质的原因还是因为圆柱式墩工艺成熟稳定且施工简便，进行滑模的时候速度比较快，且整个墩身与桩基能够保持较好的连接状态。

再者就是考虑到对于30 m左右跨径的桥梁来说，其桩径或者是柱径往往也都在1.8 m左右，在这样一种量化的标准和指标下我们就不难看出，桥梁自身所需要的刚度以及强度，普通的支撑体系是完全能够保障的，因此并不需要进一步的采用墩梁的固结技术。但是上述讨论在墩高大于40 m的时候就是完全不适用的，不能够简单的只是对桩径和柱径进行加大，而是需要采用抗弯性矩比较大的矩形空心墩来进行处理，将墩和梁进行固结来保证桥墩的安全和稳定，并有效改善桥墩本身的受力特性，这里所说受力特性的改善实际上就是使得墩顶和墩底能够同时受弯，这样就能够形成良好的连续梁体系。经过相关方面的计算我们就可以看到，当桥墩本身比较高的时候，我们就可以按照稳定性以及刚度来进行控制和设计，墩顶位移量相对而言就比较大，为了保证整个结构的绝对安全，在桥梁跨径大于30 m以后其上部结构就最好是采用先简支后结构连续的梁，这样即能够提高桥梁自身的整体性，还能够一定程度的增大行车的舒适度。

3 结论分析

(1)在一些浅、中丘地区的装配式桥梁设计中，上部结构主要采用的还是20 m跨径的装配式预应力混凝土简支箱梁结构、25 m跨径的装配式混凝土简支T梁结构和30(40)m的装配式预应力连续T梁结构;在一些墩高小于40 m的情况下，其下部结构的建设就可以选择使用圆柱式的桥墩，还可以进一步的根据其实际的地质状况来选择扩大基础或者是钻孔桩基础。在一些地形状况较差的地区原则上选择使用桩基础，以避免开挖，这样一种处理则主要是出于对于环境保护的考虑。(2)在桥梁结构本身的墩高大于30 m的时候，就最好是选择采用先简支后结构连续的桥梁形式，这样一种设计和要求主要是能够较大程度的提升桥梁自身的刚度并改善其受力状况。(3)在进行桥梁设计与建设方案的拟定时，尽可能的保证在同一个桥梁的建设过程中选择使用相同的跨径，这样能够很大程度上简化实际的施工过程，并在保证工程质量的情况下尽可能的缩短工期。

［1]黄劲.高速公路常规桥梁设计方案探讨［J］.路基工程，2010，(4).

［2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［3]邸小坛，周燕.混凝土结构的耐久性设计方法［J］.建筑科学，1997，(1).