黄山区龙门至甘棠桥梁安全分析

2013-06-10宋鹏翀

交通运输研究 2013年20期

宋鹏翀

（黄山市交通建设总公司，安徽黄山 245700）

0 引言

随着黄山区社会经济的进一步发展，旅游资源的进一步开发，为黄山区实现跨越式发展迎来了历史机遇，同时也对黄山区交通基础设施提出了更高的要求。其中S322作为黄山区通往泾县，继而通往皖江城市和长三角地区最便捷的对外通道和旅游通道，近年来交通量显著增长，因此有必要改善道路通行能力。

目前省道S322泾县至桃花潭段已建成通车，桃花潭至黄山区龙门段也即将建成通车，尚余黄山区龙门至甘棠段现为四级公路，通行状况较差。因此，为了改善交通出行环境，完善路网布局，同时带动黄山区龙门、太平湖以及泾县桃花潭镇等乡镇的社会经济发展以及小城镇发展的需求，进一步开发沿线旅游资源，需加快建设S322黄山区龙门至甘棠段以改善现状交通出行条件。全线共设桥梁7座，总长461.92m，其中20m跨径的5座，16m跨径的2座，上部结构采用密肋式T梁。

1 桥涵设计原则

1.1 桥涵设计应符合技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理的要求，遵循美观和有利环保的原则，考虑“因地制宜、就地取材、便于施工和养护”因素，体现“节约型交通”和“可持续发展”的设计原则。

1.2 认真贯彻公路设计新理念提出的“六个坚持，六个树立”的公路勘察设计新理念，重视桥梁结构安全性设计，充分考虑桥梁的耐久性设计。

1.3 桥位选择在服从路线总体走向的基础上，将路线布置与桥梁方案有机地结合起来，路桥综合考虑；同时加强工程地质勘察，认真分析各种不利工程地质状况。

1.4 桥梁、涵洞的设置结合平纵设计、地形地貌以及当地生活、生产的需要，以尽量不改变现有山区河流自然状态、不降低原有沟渠使用功能，充分考虑山区沟渠泄洪、灌溉的需要为原则。桥梁的设置兼考虑两侧通行条件的需要，做到一桥多用。

1.5 由于山区存在交通不便、进场条件差等客观原因，故选用技术成熟，施工快速简便的桥型方案，在造价合理的情况下，尽量选用结构整体性好，高速行车安全性好，承载潜力大，后期维护工作量少、费用低的桥梁结构形式。

1.6 结构设计充分考虑构件的“可检测、可维护、可更换”。

1.7 桥上护栏采用钢筋混凝土护栏。

1.8 本项目全线没有通航河流，桥梁孔径尽量采用标准跨径，桥梁布孔均能满足山区泄洪要求。为避免桥台与桥头路基沉降差引起的桥头跳车，所有主线桥梁均设置桥头搭板，桥头搭板宽与行车道同宽，搭板长度视台后填土高度及地质情况确定，一般情况下台后填土高度<4m的采用5m搭板，台后填土高度≥4m的采用8m搭板。

1.9 涵洞与路基同宽，主要结构形式依据地质、地形条件确定。由于山区汇水流量较大且有一定的漂流物，为了方便后期的维护、清理，一般采用钢筋混凝土盖板涵，少量灌溉沟渠采用钢筋混凝土圆管涵。涵洞进出口形式依据涵位处横断面确定，主要采用八字墙、一字墙、边沟跌井等形式。

2 桥梁耐久性设计及措施

根据“耐久适用”的要求，考虑“便于养护”因素，桥涵设计加强了提高结构的耐久性的措施，体现“节约型交通”和“可持续发展”的设计原则。本项目桥涵设计主要从以下几方面对结构的耐久性加强了设计。

2.1 构件本身的耐久性

上部结构选用刚度大、耐久性好的预应力混凝土简支T梁；高桥墩采用圆柱式墩。

2.2 应用高性能混凝土

对于桥梁尽可能采用高性能混凝土。在混凝土整体强度提高的同时，密实度增加，混凝土自身抗渗性提高，从而可大大提高混凝土的耐久性。

2.3 增加混凝土保护层厚度

本项目桥梁构件的保护层被适当加厚，以延缓因混凝土碳化而引起的钢筋锈蚀，从而使结构的耐久性得到加强。

2.4 构件的可维修、可更换性

桥面铺装按三层结构设置，增加桥面的防排水性能，避免桥面水引起钢筋锈蚀。

2.5 桩基的耐久性设计

山区河流冲刷大，导致部分桩基桩顶露出水面，出现桩基混凝土破损、剥落和钢筋外露、锈蚀等病害（见图1）。

图1 桩基冲刷病害

为了避免此类病害，在桩顶设置钢护筒（见图2），防止冲刷带来的病害，提高桩基耐久性。

图2 桩基防护示意图

2.6 附属构造的耐久性及可更换性设计

对于附属构造在桥梁运营过程中容易出现劳损、破坏的部分，充分考虑物件的耐久性和可更换性，降低养护费用，简化养护程序。如对全线桥梁的支座垫石进行了加高，垫石最小高度均大于10cm，为后期支座的更换预留了操作空间；对伸缩缝的型钢及构造型式进行了适当优化，便于构件的更换及维护。

3 桥梁抗震设计情况

根据中国地震烈度区划图，本项目位于基本烈度小于Ⅵ度的地区，沿线地震动峰值加速度值＜0.05g，根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG／T B02—01—2008）的要求，全线桥梁提高一个等级设防。

3.1 桥位选择

注重桥位的工程地质、水文地质和历史震害情况的现场调查和勘察工作，在服从路线的总体要求下，尽量选择坡度较缓路段，避开河床内基岩具有倾向河槽的构造软弱面被深切河槽所切割的地段。

3.2 简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘距离

对于简支梁桥，简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘保持一定的距离。其最小值a（cm）按下式计算：a≥70＋0.5L。其中，L表示梁的计算跨径（m）。

3.3 上部结构抗震措施

沿线所有简支桥梁墩台均设有挡块，以防止梁体横向产生较大的位移；简支结构桥梁梁板间设置抗震锚栓连接防止纵横向落梁；简支结构梁与梁之间设置用于缓冲的橡胶垫；梁与墩台侧面设置用于缓冲的橡胶垫。

3.4 下部结构抗震措施

根据抗震要求对桥梁墩台柱身、桩基的螺旋箍筋进行了加粗、加密；对于桩长大于7m的，在桩顶增设一道系梁；重视对砂土、亚砂土地层墩台基础的设计；确保结构尺寸的合理性。

4 桥梁水文计算

根据沿线有关部门提供的水文资料，结合外业勘测调查成果，综合该地区地形、气候、水文特点，沿线桥梁水文计算采用形态法与迳流法相比较结合的方法。

4.1 沿线地形、工程地质与桥涵结构物类型选择关系

本项目地处长江南岸平原与皖南山区交界带以及皖南低山丘陵区，地势总的趋势是南高北低，中部为丘陵区，南、北部为山间盆地地区。由于路线经过地区跨越大量的山区溪沟和水位较高的河流，因而崩岸及洪水灾害应当考虑。对于全线一系列山区存在崩岸现象河流的桥梁进行护岸防护，采用C20混凝土砌筑防护墙或护坡保护河岸的冲刷、崩塌等。

总体来说，沿线地质情况总体较好，对公路建设较为有利。对于地基承载力较大路段，桥梁下部结构多采用重力式扩大基础；地基承载力较小或横向地形变化较大的路段，其桥梁下部结构则采用灌注桩基础。

涵洞结构类型的选用在满足流量需要的情况下，一般采用造价低、施工方便的钢筋混凝土圆管涵，其余涵洞则根据设计流量采用2～4m的钢筋混凝土盖板涵。

4.2 中小桥涵结构类型的选择及孔径确定的依据

中小桥涵孔径的确定主要依据：汇水面积、流量、沟渠性质及断面尺寸、设计流量及河道规划等综合考虑确定。在净空高度满足要求，且不过多增大造价的情况下，部分小桥适当增大孔径，兼过人、机通道作用，以使通道布设利于纵坡设计，降低路基填土高和工程造价。

5 混凝土空心板桥

中小桥涵尽量采用相同结构形式，以利施工。对于20m及20m以下跨径的简支桥梁，国内大多采用预应力混凝土空心板桥，其具有上部建筑高度低、预制施工简单、易实现标准化和工厂施工、造价低、吊装容易等优点，因此被公路工程广泛采用。随着公路建设的推进，此类结构受到材料技术、施工工艺等因素的制约，长期以来工程病害十分突出，管养费用居高不下，难以满足交通建设持续、健康发展需要，主要病害有：

a）支座脱空；

b）内模上浮造成顶板过薄；

c）预制空心板之间沿铰缝开裂、剥落；

d）墩顶连续处出现横向裂缝；

e）桥面伸缩缝发生破坏。

对于单跨≤20m的桥梁，已经广泛采用低高度密肋式小T梁，其具备吊装重量最轻、无内模、施工便利、支座不易脱空、横向连接好等诸多优点。