标准化跨径桥梁设计要点探讨

2020-02-16马丰民

建材与装饰 2020年5期

关键词：跨径桥台桥墩

马丰民

（江苏华新城市规划市政设计研究院有限公司江苏省连云港市 222000）

1 标准化跨径桥梁设计注意事项

在进行标准化跨径桥梁设计的过程中，必须要注意以下几点：

（1）工程设计要具备安全实用性、经济美观性以及环保性的特点，最大程度节省工程建设资源，减少人力资源和物力资源的占用比例。

（2）设计过程中必须要结合桥梁建设工程的施工路线规划进行分析，保证桥梁设计的专业性。技术人员在设计过程中要注重对于桥梁下部结构的刚度协调设计，最大程度满足大纵坡桥梁结构受力需求以及平曲线桥梁结构受力需求，桥墩的设计不得与机耕道或者冲沟等发生冲突，设计人员要根据桥梁施工区域的地形情况和地质分布情况合理设置桥梁墩台结构的位置，为了保证墩台结构的稳定性，应该使用半路半桥的设计方式，或者使用错幅桥梁的设计方式。这样一来，台尾陡坡短距离填方施工位置和山体大开发的施工位置就不会设置在墩台周边，避免山体出现地质病害对桥梁工程的建设造成影响。

（3）设计人员在选定桥梁建设地点时，要重点考量施工区域的地质条件和气候环境，并以此作为设计依据进行后续施工技术和施工材料的选择，明确工程工期。

2 标准化跨径桥梁设计要点分析

2.1 标准化跨径桥梁上部结构设计

2.1.1 桥梁上部构造结构形式选择

一般来说，标准化跨径桥梁的主梁结构主要由空心板结构和小箱梁结构组合而成。空心板结构的横向连接方式通常要使用铰缝链接，小箱梁结构在进行连接的时候通常选用湿接缝的连接形式，空心板结构通常容易出现较多裂缝，因此在大跨径桥梁设计中的应用频率并不是很高，一般情况下只用于桥梁跨度低于20m的桥梁工程设计中。空心板要使用铰缝连接方式，此种施工方式便于操作，墩顶结构通常选用多种桥面连接的设计方式。如果桥梁的施工区域处于平原地区，那么在桥梁设计中会高频率应用空心板结构。如果工程施工过程受到施工路线和地形的影响，设计人员在设计过程中为保证桥梁路面形式的舒适程度，绝大多数会使用箱梁结构或者T梁结构，箱梁结构的跨度不得超过20m。

2.1.2 桥梁跨径的选择

如果从桥梁美学设计角度进行分析，桥梁的高跨比设计通常控制在0.618～1的范围内是最为合适的。通过对桥梁各部分结构施工进行造价分析之后可以发现，该高跨比范围能够有效节省工程成本，为了保证现场吊装施工和其他工序的顺利进行，设计人员通常不会将桥梁的跨径控制在50m左右，而是会设置更加科学的高跨比参数设计，一般情况下会将跨径控制在40m左右。如果桥梁整体高度处于50～80m之间，那么设计人员要根据桥梁工程的施工标准来进行桥梁结构形式的设计，一般来说混凝土桥梁连续钢结构形式是最为合理的设计选择。对于现浇钢结构桥梁类型，设计人员必须将悬臂结构实施加长设计，此类工程工期长且对于施工技术要求严格，因此需要选用40m跨径的混凝土结构桥梁。如果桥梁的墩高大于80m，那么不能选择普通桥梁跨径进行设计，设计人员必须选择40m跨径的连续钢结构形式。

2.1.3 平曲线桥梁设计

首先是桥梁布孔。通过对预支桥梁的结构受力情况进行分析之后可以发现，其梁体长度尺寸控制误差不得超过2%。如果参数设置控制在该范围之内，设计人员无需进行结构调整，配筋设计和尺寸设计也无需变动，但是需要适当调整桥梁跨径中的直段部分，直到其满足工程标准。桥梁布孔的设计应该根据桥梁跨径及桥梁曲线半径这两个重要参数进行设置，设计过程中要严格控制参数误差。

其次是平面布梁设计，当前我国大多数标准化跨径桥梁的上部结构都会使用单孔折线的孔位布置设计，设计过程中需要严格控制桥台背景线和边跨量之间的关系，二者应保持平行，桥墩结构要采用径向布置设计方式。如果桥梁的曲线半径与设计要求不符，此时设计人员需要适当增长预制梁的整体长度，必要时还要对现浇缝的宽度设置进行调整。如果桥梁曲线半径值太小，那么设计人员要应用长度一致的预制梁，然后进行长度调整，施工缝的宽度必须控制在20cm之内。

2.1.4 大纵坡桥梁设计

如果桥梁工程的建设处于坡度超过3%的施工区域，设计人员在进行桥梁设计的时候要重点注意以下几个设计要点。首先，对于大纵坡桥梁工程，设计人员必须在梁体结构底部加设加厚的底座钢板结构进行调节，实现桥梁整体荷载性能的优化。其次，在进行大纵坡桥梁设计的时候，设计人员要根据桥梁曲线特征实施分联布置。在进行桥台背墙施工设计的时候，设计人员需要根据桥梁几何坡度尺寸对倾斜度参数进行合理调整，正确设置伸缩缝宽度。

2.2 标准化跨径桥梁下部结构设计

2.2.1 桥台设计

桥台结构是标准化跨径桥梁中不可或缺的结构组成，技术人员在进行桥台设计之前需要全面勘察现场施工地形，以保证设计方案符合工程设计标准。一般来说，桥台结构所处地形应为前锥破，如果施工区域填土高度没有超过6cm，设计人员应使用桩式桥台。如果填土高度超出6m，那么设计人员应该使用肋板桥台。如果桥台纵向位置的坡度比较大，需要加入挖方施工，提升桥台的稳定性。

2.2.2 桥墩设计

在进行标准化跨径桥梁设计时，设计人员需要根据不同施工区域的气候环境、地形地貌、地质分布情况以及桥梁墩高尺寸来选择最为合适的桥墩形式。一般来说，常见桥墩形式包括圆柱墩和薄壁墩。圆柱墩的施工工艺相对来说比较简单，设计人员要根据其具体结构形式设置相应的直径尺寸，一般情况下此类桥墩适用于桥墩高度不超过35m的桥梁工程。如果桥梁工程中使用了不同高度的桥墩，设计人员需要明确其对应直径参数。为保证桥墩结构的刚度和抗震性能，设计人员可以加设横向的桩体结构，作为柱间梁结构，实现桥墩的强化处理目标。如果桥梁的桥墩结构高度大于35m，想要保证墩体结构的稳定性，设计人员必须要选择薄壁墩。如果桥墩整体高度大于35m小于50m，那么设计人员要选用薄壁实心墩，如果墩身整体高度超过了50m，那么设计人员就要使用变截面空心墩结构或者等截面空心墩结构。

2.2.3 桥梁基础设计

桥梁的基础结构是整个桥梁的重要承载结构组成，设计人员要根据施工区域的地形条件来明确桥梁的结构形式。施工区域的土壤质量对于桥梁基础结构的稳定性具有较大影响，因此设计人员要重视桥梁基础土质的勘察。如果桥梁工程处于地势险峻的山川河流周边，那么桥梁基础的两侧结构往往会具有较大的岩石作用力，导致整体负荷加重，对于此类工程，设计人员要适当调低挖掘作业工作量，合理控制桥梁基础结构参数，为保证桩基结构的稳定，在设计时要进行精确核算。