浅议桥梁工程的设计与质量控制

刘建军

摘 要：近年来，世界各大城市纷纷以打造城市桥梁文化以展示城市魅力，桥梁景观在城市发展中有着越来越重要的位置。本文以某一具体立交桥梁工程为例，探讨了桥梁结构及附属建筑物设计要素、耐久性设计和质量保证相关措施，为相类似的桥梁工程提供了设计参考思路。

关键词：桥梁工程;结构设计;耐久性;保护措施

中图分类号：U445.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0114-02

1 工程慨况

本桥涵工程位于观山湖区，属于典型的云贵高原地貌特征，山地、丘陵、盆地及水域相间分布。该区内水资源较丰富，区内属浅丘洼地型，丘峰坡度小于25度，丘峰间洼地宽浅，有孤峰残丘零星散布。在区内和周边市场区内有丰富的水泥、钢材、木材等建设材料，并有丰富的砂石料资源，施工土石等材料绝大部分可就地取材，工程材料来源丰富、可靠。本工程距城市建成区相对较近，存在一定的拆迁量，区内交通便利，施工用水、电等供应方案可靠，具备施工条件。本项目所经过区域地形变化较大，沿线不可避免存在高边坡。从沿线的地质情况看，路段工程边坡较多。区内未发现大面积地面沉陷和塌陷，由于场区灰岩和白云岩岩溶发育，含水丰富，水位高，季节性变化大，在大量抽取地下水作用下，极易在土层中形成土洞。

2 桥梁工程的布置与设计

设计线位是在原有规划线位进行小范围的变动和调整的原则上开展。对工程进行平面布置，保持道路整体线型流畅，有利于规划物流园区地块使用，提升道路建设的经济效果，并且能提升城市景观环境，很好的提升城区整体形象。宾阳大道延伸段全线设12个交点，最大平曲线半径为3000米，最小平曲线半径为600米，设有缓和曲线并且不设超高。根据工程实际和项目要求，图1给出了项目的整体平面示意图。其中桥梁工程共分为两部分，主体工程由上跨贵黄高速桥梁工程段和上跨长昆高铁桥梁段组成。根据设计规范和工程特点，分别从桥梁的总体布置、上、下部结构对其进行设计[1]。

2.1 贵黄高速桥梁工程

2.1.1 總体布置

本桥梁工程位于金阳宾阳大道延伸段道路K1+300处，为跨越贵黄高速公路而修建，桥梁全长213m，桥面全宽54m，按为左右两幅布置。右幅桥梁按桥起点桩号为K1+ 196，终点桩号为K1+409，右幅桥梁长213m;左幅桥梁按桥起点桩号为K1+193，终点桩号为K1+405，左幅桥梁长212m。桥梁上部结构均采用40m现浇连续箱梁，全桥共计两联（3×40m+2×40m）。全桥面积共计11262.5m2，桥梁与道路斜交，斜交角为5°。

2.1.2 上部结构

上部结构共两联桥梁组成，第1联箱梁采用3×40m等截面直腹式预应力砼箱梁;第2联箱梁采用2×40m等截面直腹式预应力砼箱梁。箱梁为部分预应力混凝土A类构件。箱梁为单箱5室断面，顶宽26.5m，底宽21.5m，悬臂板宽2.5m。梁高均为2.2m，箱梁顶板厚0.25m，底板厚0.22m。腹板厚 0.5m，靠近支点处加宽至0.8m。悬臂板端部厚0.25m，悬臂板根部厚0.6m。纵向预应力钢束分为腹板束、顶板束与底板束，采用后张法的施工工艺。

2.1.3 下部结构

（1）5、6、11号桥台均为重力式U型桥台，桩基础，0号桥台采用埋置型桥台，桩基础;桥墩均采用柱式墩，桩基础，桩长定为20m。（2）桥台台身采用C25混凝土，承台、桩基础、台帽、垫石及挡块采用C30混凝土，桥墩采用C40混凝土，楔形块采用C50混凝土。（3）桥台与路堤衔接，台后填土较高，为了防止填方沉降后引起桥头跳车和避免冲击对桥台的损害，台后设置长度为6m的钢筋混凝土搭板。

2.2 长昆高铁桥梁

2.2.1 总体布置

该桥梁工程位于金阳宾阳大道延伸段道路工程上，为跨越长昆高铁而修建。桥梁位于道路桩号K1+628处，单幅桥梁宽16.5m，全桥共由10幅组成，桥梁全宽165.18m，上部结构采用跨径1-40m的预应力砼简支小箱梁，桥梁沿长昆高铁布置，上跨长昆铁路隧道，采用预制吊装施工。该桥梁于道路K1+625.2处上穿长昆铁路隧道，其控制标高为1268.986m;于道路K3+380处下穿长昆铁路，控制标高1271.013m。

2.2.2 上部结构

桥梁采用1-40m的简支小箱梁。小箱梁梁高2m，预制边跨中梁与中跨中梁顶板宽2.4m，底板宽1.0m;跨中顶板厚0.18m，底板厚0.18m，腹板厚0.18m，梁端顶板厚0.32m，底板厚0.32m，腹板厚0.32m。为了减轻安装重量和增加横向整体性，在各箱之间设横向湿接缝。为了满足锚具布置的需要，箱梁端部在箱内侧方向加厚，腹板内预应力钢束除竖向弯曲外，在主梁加厚段尚有平面弯曲。与此相应，锚固面应在两个平面上倾斜，以使预应力钢束张拉时垂直于锚固端面。箱梁为部分预应力混凝土A类构件，各箱之间设横向湿接缝用来减轻安装重量和增加横向整体性。

2.2.3 下部结构

桥台采用重力式U型桥台和埋置型桥台，基础为桩基础，桩径分别为1.5m和1.8m，桩基施工采用水磨钻施工，桥桩基础距隧道边墙净距不小于10m;靠近隧道边墙侧桩基底标高位于隧道仰拱底部以下，且桩底标高低于1266m。

3 主线桥附属结构设计

（1）桥头搭板。全线所有桥梁与路基衔接处均设置搭板。根据桥头填土高度，结合桥梁规模，桥梁搭板采用厚30cm，长5m规格。（2）桥梁伸缩缝装置采用FD-80及FD-160型伸缩缝。（3）栏杆。桥梁栏杆根据桥位所在处城市建筑风格以选择与之匹配的栏杆样式，或采取同一道路上的桥梁采用同一栏杆样式的方式进行选择。（4）桥面防水及排水。整个桥梁均设置纵坡和桥面横坡外，将雨水引至桥面两侧或路缘石边缘，并采用泄水管排除桥面雨水。（5）桥面铺装。桥面铺装为双层铺装，基底采用8cm厚的C40混凝土现浇层，全断面铺设，基底上喷涂防水层。基底上面层为10cm厚的沥青混凝土，采用两层结构，4cm厚的SBS改性沥青混凝土+下面层6cm厚中颗粒沥青砼;铺装总厚度为18cm。人行道铺装：3cm人行道彩砖+2cm砂浆。

4 桥梁耐久性设计

桥梁结构耐久性与工程质量同等重要，在桥梁设计施工过程中需给予充分重视。公路桥涵的设计基准期是100年，本项目环境类别为I类，根据本项目环境分类及作用等级进行了耐久性设计[2]。

4.1 混凝土耐久性设计措施

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的有关要求，对I类环境下混凝土及预应力混凝土的最小保护层厚度提出以下要求。具体的混凝土保护层厚度如表1中所列。

混凝土结构在受力时不可避免都会产生裂缝，只要裂缝处于一定范围内结构的运行和耐久性是不会产生影响的，应提供足够的钢筋量（最小钢筋量）用于保证裂缝很好地分布[3]。裂缝宽度的最终验算要基于最终钢筋面积和正常使用荷载下钢筋的应力，用按前文中确定的最小混凝土保护层，根据规范要求，计算得出的最大可接受裂缝宽度应为0.20mm。

4.2 其他结构的耐久性设计措施

（1）支座。应易于检查和维护，也应易于更换，采用板式橡胶支座或盆式橡胶支座的适用寿命一般为30年，在设计中预留更换支座時临时千斤顶的位置。（2）伸缩缝。原则上是可更换的，但伸缩缝置换会影响交通，因而对大位移量的伸缩装置可以选择耐候钢等材料，尽量延长其使用寿命，减少设计基准期内置换次数，伸缩缝设计寿命为20年。（3）桥面铺装。桥面铺装是较容易损坏的部位，桥面设计时应综合考虑交通量、车载标准、环境、气侯、车辆轮胎的类型、所采用的路面材料、维护费用及实际可能采用的施工工艺等，合理的确定桥面铺装的设计寿命，并确保其在寿命期内正常工作，其设计寿命为15年。路面材料配比设计应通过大量试验进行优化，施工中应严格控制施工质量。（4）排水系统。所有接近水平的顶部表面应有足够的坡度以便于雨水流动和排放。（5）检修和维护设施。桥梁寿命期内应对结构进行定期的检修和维护管理，检修和维护通道就是保证桥梁正常运行的基本措施，设计时需加以考虑，确定其设置的原则。

5 施工注意事项

为确保工程的施工进度和安全，桥涵建筑物需满足相应的设计规范，同时也需对混凝土浇筑时采取必要的防护措施[4]。混凝土施工前应进行混凝土最佳配合比设计和试验，并严格控制混凝土水灰比和坍落度，对拌合混凝土的骨料品质、粒径等必须严格筛选，综合考虑施工顺序、工期安排、环保影响等各种因素，通过试验，保证混凝土强度。建议拌制过程中添加适量的混凝土外加剂提高混凝土的性能，如减水剂和抗裂型防水剂等，同时为了降低水化热，避免早期混凝土收缩造成开裂，可适当掺加粉煤灰矿物质拌和料。对混凝土的质量和外观进行严格控制，混凝土浇筑时应保证浇筑进度和振捣密实，所有工作缩缝应认真凿毛、洗净、吹干，确保新老混凝土的结合强度，并应注意混凝土的养护。

参考文献

[1] 李玉峰.浅论公路桥涵工程的设计、施工与管理[J].菏泽学院学报，2013，35（S1）：147-148+167.

[2] 李国发.桥涵工程施工过程中常见的问题与质量控制[J].江西建材，2014（01）：178.

[3] 张立影.公路小桥涵设计与施工中的问题分析[J].交通世界，2017（13）：80-81+89.

[4] 贾文世.浅谈如何提高公路桥涵施工的质量[J].科技创新与应用，2017（07）：252.