山区高速公路常规桥梁设计及施工探讨

付 胜

中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 云南 昆明 650051

1、引言

山区高速公路近年来发展越来越快， 与沿海及中部地区高速公路有显著区别，山区地形起伏大、地质较复杂，桥梁设计及施工不仅需要重视对自然灾害的防护，而且为保障山区高速公路桥梁工程的安全、快速实施，需准确掌握常规装配式桥梁的设计理念及施工技术。

2、常规桥梁设计原则

山区高速公路常规桥梁主要为跨越沟谷、地方道路而设置，类型多为大、中桥梁。桥跨范围内地质条件一般较好，可按标准跨径布置，桥梁走向及标高基本只受路线控制，施工运输条件也不受限。大桥及中桥的桥型选择、桥长拟定及孔跨布置，主要根据桥位处路线走向、地形地质、河（沟）床特征、施工和养护条件，并遵循“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、和谐美观”的原则进行。

3、桥梁孔跨布置

常规桥梁桥长拟定及孔跨布置主要从墩高、桥长、障碍物跨越及工程地质等方面综合考虑，为考虑预制方便，同一标段内桥梁跨径布置应进行统筹优化。针对常规桥梁特点，特提出以下几点设计要点：

①大、中桥梁原则上服从路线走向，桥涵跨径除选择综合考虑满足功能要求外，逐应处理好泄洪排水、通行净空、方便出行作业等关系，同时考虑工程造价较低的结构型式。

②依山桥梁应通过调整墩柱形式或承台高度减少靠山侧边坡的开挖，最大限度降低对生态的破坏。靠山腹桥跨方案可按左右幅分别布置，并各自确定规模，需保证桥梁墩台位置满足受力和稳定性要求。

③涉水桥梁不降低河道、沟渠的功能，尽量不压缩河道断面、不破坏原有水系，使之与自然相和谐。

④跨路桥梁不宜仅局限于满足现状通行，而应从科学发展的角度，考虑地方道路的可持续发展，增强行车通透性，适当加大跨径、增加孔数。

⑤路线穿越良田、植被覆盖率高及水土易流失路段时，采用高架桥梁跨越，以保护环境，尽量少占基本农田等不可再生资源。

⑥鉴于山区公路弯、坡桥较多，且墩高较高，应结合当地设计施工经验和习惯，适当合并减少桥梁上部结构跨径种类，一般采用20m、30、40m装配式预应力砼T梁。

⑦根据不同的地形、地质条件，合理选择重力式U台、肋板式以及桩柱式等桥台形式，台后填土高度尽可能控制在5～8m的范围内，尽量减少因桥头沉降而引起跳车。

⑧高墩桥梁设计应控制变位，加强结构的整体性，并充分考虑施工方案的可行性，施工的难易程度等。

4、大、中桥梁结构型式

上部结构选用标准跨径为20m、30m、40m的装配式预应力混凝土先简支后连续T梁。下部结构桥墩采用双圆柱墩（柱径根据墩高不同相应调整）、空心薄壁墩（一般墩高大于40m时采用），桥台采用重力式U台、轻型柱式台、肋板台；根据地基承载力的情况，桥台基础可采用扩大基础或桩基础。一座桥梁的桩径、桥墩型式及外轮廓尺寸类型尽量统一，原则上圆柱以不多于两种为宜。对于跨数多，长度大的桥梁由于上部结构跨径已进行统一，墩柱结构尺寸根据实际情况进行设置。

5、桥梁施工注意事项

施工过程中模板定制、混凝土浇筑、钢筋绑扎、预应力张拉等工序应符合国家相关规范和标准的规定，此外还应特别注意以下几点：

①T梁预制：台座强度应满足张拉要求，台座的基底必须有足够的承载力，台座与施工便道要有足够的安全距离。为了防止预制T梁上拱过大，存梁期一般小于60d，优先预制同一跨的T梁，相邻跨的存梁期也不宜相差过大。若累计上拱值超过设计理论值1cm，应采取针对性措施设置向下的反拱。反拱值的设计原则是使梁体在二期恒载施加前上拱度不超过2cm，桥梁施工完成后桥梁不出现下挠。施工设置反拱时，预应力管道也同时反拱，梁顶与梁底线形保持一致。

② 预应力工艺：预应力管道的平面及竖向位置应按设计文件提供的坐标进行定位，定位钢筋（“井”或“U”型）与梁肋箍筋点焊，防止波纹管错位和下垂，如果管道与钢筋位置发生冲突，应保证管道位置不变且遵循普通钢筋让预应力钢筋，次要钢筋让主要钢筋的原则。

张拉预应力需注意两个指标：张拉力与钢绞线伸长值。当预应力钢束张拉达到设计张拉力时，实际伸长值与理论伸长量值的误差应控制在6%以内。浇筑前应检查波纹管是否密封，防止浇筑混凝土时阻塞管道。

③主梁安装：结构连续一联上构施工顺序：浇筑台座→T梁预制→张拉预应力→T存梁→T梁架设安装→浇筑湿接缝砼→浇筑墩顶连续段砼→张拉墩顶负弯矩→浇筑桥面现浇层混凝土→防撞护栏、桥面沥青砼等→成桥。

④连孔要求：结构连续后，汽车行驶舒适性提高，连孔长度可根据情况选用，但是连孔跨数不宜大于5孔。当桥位地形横坡较陡、纵向起伏较大、一联之内桥墩高差较大时宜采用较少的连孔跨数，以使整联桥梁变形协调，避免个别桥墩承受较大的水平力。

⑤桥梁纵坡处理：主梁伸缩缝端支承点支座顶设置梁底楔块，以保证支座支承面顺桥向水平，支座中心线处梁底楔块中心厚度保证40mm。结构连续端梁底支承线位置设置调平钢板，支座中心线处钢板外露10mm。

⑥桥梁横坡处理：T梁梁肋按直线预制，调整翼缘板与梁肋的夹角来实现桥面横坡。对于超高渐变段，翼缘板与梁肋的夹角可取该跨桥梁平均横坡，其余横坡通过梁间湿接缝及桥面铺装厚度调整。

⑦抗震要求：上部结构选择构造简单、震后容易修复的结构形式；下部结构选用抗剪和抗扭刚度较大的桥墩形式；重视上下部之间的有效连接，合理设置纵横向限位装置、墩台盖梁应具有充足的搭接长度，以充分减少落梁风险。

6、结语

总之，山区高速公路常规桥梁的设计与施工是桥梁工程的重点，桥梁总体设计要符合经济、实用、安全、美观的要求，在具体的设计及施工细节上应排除安全隐患，保证桥梁设计的合理、严谨，提高桥梁施工速度及质量，促进山区高速公路常规桥梁建设的健康发展。