研究装配式桥梁的设计重点

李 鹏

(山西省公路局晋中分局，山西 晋中 030600)

1 装配式桥梁上部结构设计

根据以往工程经验，对于没有特殊要求的桥梁，可使用经济性突出的预制预应力混凝土空心板，而对于其它的一般桥梁，要通过模拟对比来确定适宜的结构形式。目前常用的装配式结构主要为T梁、空心板和小箱梁。对于桥梁跨径，当为中小型桥梁时，采用20 m的跨径即可；当桥梁长度相对较大时，采用25 m和30 m两种跨径；而对于上跨公路或存在通航要求的桥梁，需采用30 m和40 m两种跨径。

当跨径为20 m时，T梁梁高1.5 m，混凝土和钢材用量分别为5.76 m3/m、1 533.0 kg/m，造价为17 430万元；小箱梁梁高为1.2 m，混凝土和钢材用量分别为5.10 m3/m、1 362.5 kg/m，造价为16 891万元；空心板梁高为0.95 m，混凝土和钢材用量分别为6.89 m3/m、1 517.5 kg/m，造价为18 666万元。当跨径为25 m时，T梁梁高1.7 m，混凝土和钢材用量分别为6.13 m3/m、1 667.9 kg/m，造价为17 815万元；小箱梁梁高为1.4 m，混凝土和钢材用量分别为5.58 m3/m、1 445.5 kg/m，造价为18 192万元。当跨径为30 m时，T梁梁高2.0 m，混凝土和钢材用量分别为6.72 m3/m、1 677.6 kg/m，造价为19 811万元；小箱梁梁高为1.6 m，混凝土和钢材用量分别为5.95 m3/m、1 489.5 kg/m，造价为19 145万元。当跨径为40 m时，T梁梁高2.5 m，混凝土和钢材用量分别为8.79 m3/m、2 078.6 kg/m，造价为25 185万元；小箱梁梁高为2.0 m，混凝土和钢材用量分别为7.30 m3/m、1 806.1 kg/m，造价为23 547万元。

在上部结构方面，采用相同结构形式时，如果跨径增加，则材料指标也将明显变大，而当跨径相同时，以小箱梁的造价为最低。尽管T梁的施工方法比较成熟，有良好的耐久性，吊装重量也相对较轻，稳定性良好，但由于它的梁高较大，会使桥下净空明显变小，增加与桥梁相邻部分的填方数量和占地，使造价升高，在平原地区，线路范围内缺土情况往往比较严重，桥梁高度会对造价造成很大影响，而对小箱梁而言，虽然它的施工难度相比较大，施工质量控制也有很高难度，但能降低造价，有更加显著的经济效益。

2 装配式桥梁下部结构设计

在装配式桥梁的下部结构设计中，要保证下部结构整体强度、刚度与稳定性，此外还要考虑景观、通航及水文等方面的要求。

(1)桥墩以柱式墩和桩基础为宜，其中，桩基础大多采用钻孔灌注桩，并宜按照摩擦桩设计。

(2)桥台以肋板式或桩柱式为宜。

(3)桥墩系梁尺寸需根据墩径和桩径确定，比如，当桥梁的墩径和桩径分别为120 cm、150 cm时，系梁尺寸为高×宽=150 cm×120 cm；当桥梁的墩径和桩径分别为130 cm、150 cm时，系梁尺寸为：高×宽=150 cm×120 cm；当桥梁的墩径和桩径分别为140 cm、150 cm时，系梁尺寸为：高×宽=150 cm×120 cm；当桥梁的墩径和桩径分别为150 cm、180 cm时，系梁尺寸为：高×宽=160 cm×140 cm。当墩身高度超过7 m时，要在桩顶部位设置系梁，而当墩身高度超过20 m时，要在墩身的中央设置一个中横系梁，此时需要注意，为了保证桥梁的美观性，相邻的两个桥墩上的系梁要处在相同的水平线。

(4)当跨径为20 m时，墩高不能超过12 m，盖梁尺寸应为宽度×高度=160 cm×130 cm，柱径和桩径分别为120 cm、150 cm；当跨径为25 m时，墩高不能超过15 m，盖梁尺寸应为宽度×高度=170 cm×140 cm，柱径和桩径分别为130 cm、150 cm；当跨径为30 m时，墩高不能超过15 m，盖梁尺寸应为宽度×高度=180 cm×160 cm，柱径和桩径分别为140 cm、150 cm；当跨径为40 m时，墩高不能超过20 m，盖梁尺寸应为宽度×高度=200 cm×180 cm，柱径和桩径分别为150 cm、180 cm。

(5)采用肋式桥台和小箱梁时，当跨径为20 m时，盖梁的厚度和宽度分别按照120 cm、160 cm控制；当跨径为25 m时，盖梁的厚度和宽度分别按照120 cm、160 cm控制；当跨径为30 m时，盖梁的厚度和宽度分别按照130 cm、160 cm控制；当跨径为40 m时，盖梁的厚度和宽度分别按照140 cm、160 cm控制。

3 装配式桥梁跨径比选

制定以下三套方案。

方案一：使用1孔跨径为20 m的小箱梁，整体结构为先简支后连续，将墩高确定为8.8 m。桥梁的下部结构采用双圆柱墩，墩径1.3 m，基础采用桩径为1.5 m、平均桩长为45 m的桩基础；

方案二：使用1孔跨径为25 m的小箱梁，整体结构为先简支后连续，将墩高确定为8.6 m。桥梁的下部结构采用双圆柱墩，墩径1.4 m，基础采用桩径为1.6 m、平均桩长为50 m的桩基础；

方案三：使用1孔跨径为30 m的小箱梁，整体结构为先简支后连续，将墩高确定为8.4 m。桥梁的下部结构采用双圆柱墩，墩径1.6 m，基础采用桩径为1.8 m、平均桩长为55 m的桩基础。

以上三套方案的上部结构均采用强度等级为C50的混凝土、普通钢筋和钢绞线，而下部结构均采用强度等级为C30的混凝土和HPB300、HRB335两种钢筋，这三套方案的建安费分别为：方案一为37 470元/m；方案二为37 377元/m；方案三为40 063元/m。由此可以看出，这三套方案当中，方案一和方案二在建安费上并没有太大差别，而当跨径增加到30 m后，建安费大幅增加。

当施工条件完全相同时，对于墩高约12 m的桥梁，跨径为25 m的小箱梁和跨径为20 m的小箱梁相比，尽管吊装重量大，但更加经济，因此，在综合考虑各方面因素的情况下，跨径以25 m为宜、上部结构以小箱梁为宜、桥台以肋板式桥台为宜，而桥墩以桩柱式桥墩为宜，这样能在保证安全和质量的基础上，降低成本，提高桥梁的经济性。除此之外，桥梁设计还要严格遵循下列基本原则：技术可行、安全可靠、经济适用、造型美观和利于环保，同时还应充分考虑路桥配合，理论上桥梁要服从于路线，而且桥梁的线形要和路线的线形保持一致。

4 结 语

综上所述，装配式桥梁是当下比较主流和发展速度较快的一种，而为了保证装配式桥梁质量，需要以做好桥梁设计为前提，通过全面且详细的设计，使装配式桥梁施工得以顺利完成，并达到预期的质量和经济效果，从而进一步促进装配式桥梁发展，使其在更多更复杂的环境条件下使用。