浅谈中小跨径桥梁选型设计

姚 兰，李 斯

(1.北京中路汇技术咨询有限公司;2.中交路桥技术有限公司)

1 桥型方案拟定原则

桥型方案确定之前，需要综合考虑现场因素和施工技术条件，先根据路线平面线性，确定桥位，桥下净空标准等，在这些因素确定之后，桥型的方案可以被确定。桥型方案的确定需考虑选址区域的自然条件和人为因素，自然条件包括地质，水文因素，人为因素包括施工条件，景观协调性和工程造价等因素，具体有一下几点。

(1)桥型的选定要综合考虑施工现场的自然因素，尤其是水文因素和地质条件，同时满足不阻碍河流上的航运，不对当地环境造成重大破坏的要求，使其符合总体设计要求。

(2)因地制宜，选择能够匹配桥位所处地形特点的桥型，优先选择施工方法简单并且经济实用的桥型，在一般情况下，能选择简单桥型的，不选择结构复杂的桥型。

(3)选定桥型对应的施工方案应综合考虑现场实际问题，如施工场地的布置能否满足施工方案，建筑材料能否定时定量运输到现场，是否能节省征地拆迁的费用等。

(4)如果在风景区架设桥梁，除满足上述要求外，还应考虑景观效果，与周边风景融洽和谐。

2 各桥型结构特点

2.1 钢筋混凝土板桥的结构特点

当桥梁跨径在5～20 m范围内时，特别是小于8 m的桥梁(涵洞)，钢筋混凝土板桥是这个跨径范围内桥梁比较常用的桥型。板桥的结构由作为下部结构的桥墩和桥台，以及搭在桥墩桥台之上的钢筋混凝土板构成。

当桥梁跨径在8 m以下时，往往使用实心矩形板作为桥面板;当跨径为6～13 m时，混凝土空心板是较为常用的桥梁类型;一些跨径在8 m以上的桥梁也会使用预应力空心板。

钢筋混凝土板桥有如下特点。

(1)构造简单，易于建造。采用钢筋混凝土实心矩形板制造小跨径的桥梁，施工难度较小，施工技术成熟，能够适应各种情况下以及复杂形状桥梁的要求。

(2)板桥与其他桥型相比较，桥梁的上部结构(桥跨部分)建筑高度小，在缩短引道长度的同时可以有效的降低桥面高度，同时，当桥下需要一定通航高度及通航宽度时，适合建造板桥。

(3)若不采取预应力技术，则包括实心板、空心板在内的各种型式的板桥内部的拉应力在桥面混凝土板底部边缘会普遍偏大。当长时间承受荷载时，桥面板会因为较大拉应力的存在而出现裂缝，最终使桥面板开裂，从而降低混凝土板桥的使用寿命。而采用预应力混凝土桥面板，则会使工艺变得更为复杂，采用的技术要求更高、造价也会上升。

2.2 钢筋混凝土梁桥的结构特点

当桥梁跨径在16 m以上时，梁桥是应用最多的桥梁类型，当跨径在20～35 m时，一般采用装配式预应力混凝土小箱梁，跨径在35～50 m时，采用装配式预应力混凝土T梁。

钢筋混凝土梁桥的材料简单，可以做到就地取材，施工阶段工业化程度高，加上钢筋混凝土梁桥具有较好的整体性，耐久性，能够适应各种不同的地形环境条件，加上其造型美观，使得钢筋混凝土梁桥种类较多，有较广的应用范围，已建成桥梁中钢筋混凝土梁桥的数量也较大。

由于混凝土材料的抗拉强度较小，自重大，使得钢筋混凝土材料存在着自重较大，跨越能力较低，结构抗裂性能较差，修补困难的缺点。此外，就地浇筑施工的钢筋混凝土梁桥施工阶段采用的支架和模板会损耗大量木材，且有着较长的施工工期，因此，钢筋混凝土梁桥大部分被应用在中小跨径的桥梁工程中，一般情况下用在20 m跨径左右的桥梁中。

在实际工程中，应用更为普遍的是采用了预应力技术的预应力梁桥，预应力混凝土梁桥存在着其他一些特点。

(1)由于采用了预应力技术，延缓了混凝土的开裂，因此高强材料可以应用在预应力混凝土中，使构件截面尺寸得以减小，荷载得以降低，从而增大了跨越能力。

(2)预应力混凝土梁桥与钢筋混凝土梁桥相比，能够有效的节省30% 左右的钢材，而且随着跨径的越大钢材的节省量越多，从而降低了造价

(3)预应力技术使得混凝土裂缝的出现得到推迟，使得截面能够整体参与受力，因此其截面刚度大于通常的钢筋混凝土梁，可显著减小梁的建筑高度、增大跨径。另外，预应力技术可以使得梁桥的裂缝得以消除，结构的耐久性得以提高。

3 桥梁上部结构选型

桥梁上部结构应采用标准化、预制装配化结构，其形式及跨径的选择，应本着提高施工速度，简化施工难度，降低工程造价的目的，根据地形、地质、水文条件以及桥墩高度，选取合适的桥梁方案，原则上常规桥梁跨径在6～13 m采用钢筋混凝土空心板，跨径13～16 m采用预应力混凝土空心板，L=20～35 m采用装配式预应力混凝土小箱梁，L=30～50 m采用装配式预应力混凝土T梁。

下面选取常用的几种标准跨径进行不同桥型之间的比较。

(1)20 m跨径

20 m跨径桥梁上部结构比较，见表2。

表2 20 m跨径不同结构比较

早期的低等级公路中，较少采用T梁，而板宽1 m和1.24 m的空心板应用较多。近年来，宽幅式空心板和组合小箱梁被更多的应用在实际中，拥有明显优于其他结构的经济技术指标，且施工工艺成熟，施工技术简单。因此，宽幅式空心板或组合小箱梁较适合被应用在跨径20 m的桥梁上部结构中。

(2)25 m跨径

该跨径上部结构主要应用在互通立交匝道桥，此时，预应力混凝土T梁在满足设计要求的前提下，其施工难度与材料要求均小于箱梁和空心板。

(3)30 m跨径

通过比较组合小箱梁或预应力混凝土T梁方案，在30 m跨径的条件下，两种桥型在经济指标和施工难度上各有优缺点，在设计中应根据实际情况、施工工艺等，综合比较后确定使用这两种方案中的一种。目前的桥梁工程中，这两种桥型都被大范围的采用。

(4)不同标准跨径经济指标比较

跨径20～40 m梁(板)桥，普通钢筋混凝土桥的上部构造一般采取先简支后连续的施工方法，预应力梁桥通常采用后张法。

就上部构造而言，施工中所用的材料数量在总体上随着跨径的增加而增大，从而带来工程造价的上涨。因此在实际工程中，如何在满足设计要求的情况下选取桥型方案，必须同时结合包括下部构造的材料指标在内的全桥的材料指标以及与此密切相关的工程造价因素，以及施工工艺、施工水平与条件等因素综合考虑。

4 总结

桥梁结构方案的拟定，要考虑经济技术指标，施工技术条件，地形地质条件，并借鉴以往设计中的成功经验，综合比较后之后才能决定，因此在设计中，特别是初步设计中，通过以上桥型的数理分析，一般情况下在设计文件中可直接根据跨径选择桥型，无需再对有关桥梁进行桥型方案比较。

(1)当跨径为20 m时，宽幅式空心板和组合小箱梁由于其施工工艺得到改进，与其他结构相比，其经济技术指标更好。因此一般情况下，在跨径为20 m时，上部结构推荐采用宽幅式空心板或组合小箱梁。

(2)当跨径为25 m时，预应力混凝土T梁在满足设计要求的前提下，其施工难度与材料要求均小于箱梁和空心板，因此在25 m跨径时，预应力混凝土T梁是桥梁的上部结构类型中较好的一种结构类型。

(3)当跨径为30 m时，预应力T梁和组合小箱梁相比，各种指标比较相近，各类桥型在结构上皆有优缺点，目前的工程中均有采用，在设计中应综合比较后确定使用这两种方案中的一种。

［1］辛法，李银榜.浅谈中小跨径公路桥梁结构设计［J］.山西交通科技，2011，(2):41-43.

［2］黎立新，何智勇，尚峰.山区高速公路常规桥梁选型设计［J］.公路，2005，(8):46-52.

［3］韩凤英.梁桥的一般特点和主要类型［J］.黑龙江交通科技，2011，(8):156.