山区高速公路桥梁超高墩超小半径桥梁设计

文/傅珂

1 前言

超高墩超小半径桥梁在我国较为少见，由于该类型桥梁设计方案要求高，工艺技术操作严格，所以其应用范围比较窄。但是，针对施工环境位置不佳、施工地形复杂区域而言，通过此类桥梁结构形式能够改善地质环境问题。超高墩超小半径桥梁设计要掌握一定的科学性，因此本文对该桥梁设计方案进行分析，对比出有效的设计方案，对促进项目工程开展有积极作用。

2 项目实例

某公路桥梁项目位于江西省内，作为交叉线路的主要枢纽互通工程，该桥梁全长1.7km，桥梁大墩高度设计30m，属于双向四车道类型。由于该项目工程地势险峻，涉及的安全系数、工程质量系数非常高。专家组经过现场勘查后决定采取超高墩超小半径设计方式进行设计，具体设计方案内容如下文叙述。

3 桥梁方案比选

从本次桥梁项目的平曲线半径以及桥墩高的尺寸标准，设计环节需要综合分析多个方面的因素，从而提高设计水平。本次工程中，在下述四种设计方案中进行对比分析，以确定合适的施工方案：方案一，应用小跨径预制T 梁的结构形式，尺寸为4×24m，架桥机作为主要施工机械；方案二，应用下跨径桥梁项目方案，尺寸为4×24m，采取移动模架的施工方式进行施工；方案三，应用大跨径预制T 梁进行施工，尺寸为3×32m，采取架桥机开展项目施工；方案四，应用大跨径桥梁结构形式，尺寸为3×32m，应用移动模架进行施工。

经过对比分析发现，桥墩高度较高的情况下，下部结构成本会占总桥梁造价较大的比例，所以大跨径方案成本要比小跨径方案低。通常来说，预制T 梁的成本较低，因为架桥机的限制条件，当前预制T 梁的结构优先选择使用大跨径的方案，其成本和小跨径预制T 梁相差不大，优势并不明显。但是，由于桥跨尺寸较大，选择小跨径方案进行施工，总体协调性较差。基于上述分析，最终确定使用大跨径桥梁设计方案。

对于小半径移动模架箱梁结果的施工来说，移动模架过孔作业环节，施工人员要使用牵引绳进行牵引处理，过孔环节应做好配重的调整，此时工作复杂性高，且高空作业危险性较高，在成本相近的情况下，最好选择使用工艺水平高、安全性好、稳定性高的预制T 梁施工方式。经过全面深入分析，在掌握工程难点、环境需求以及工程造价参数之后，最终本次桥梁选择使用大跨径预制T 梁结构进行施工，能够保证现场施工顺利进行，提高施工效果和质量[1]。

4 桥梁设计

4.1 总体及桥宽设计

在总体设计的阶段中，设计人员需要考虑到桥梁的应用功能以及桥梁结构的安全稳定性，因此在本桥梁设计重点是和该桥梁的左线进行连接。该桥梁处于特殊地貌条件下，地形变化非常大，冲沟发育非常明显，在现场施工中存在有U 型沟谷的结构，底部比较宽，需要跨越特大桥梁进行施工。根据设计方案的要求，在上部结构选择使用的是预应力混凝土简支T梁结构形式，桥面按照连续结构进行设置，并且下部桥墩的尺寸以及类型，应按照实际工程项目进行确定。桥墩基础使用的是桩基基础结构形式，能够保证整体工程的结构性能合格，同时在桥梁总体设计以及桥梁宽度设计上，为了达到方案预设的要求，施工人员需要深入工程现场，做好相关参数的选择工作，然后采用BIM 技术进行建模处理，保证各方面参数达到工程实际需求。

本次桥梁项目曲线半径较小，由于小半径弯桥的抗倾覆能力不强，因此在应用预制T 梁技术时施工人员需要根据实际情况进行施工，适当做好桥面加宽处理。由于架桥机的主梁工艺方面要求，为了满足本次桥梁的33m 跨径T 梁标准，工作人员可以选择使用曲线半径R=55m 范围内，桥宽增加到14.5m。曲线半径很多都会选择包络的方式，大多针对大小半径曲线连接位置的选择，同时根据桥梁结构的实际情况再分析两块变宽连接方式，合理地确定出结构应用方式。另外，梁体长度应按照要求做出调整，并在选择内外结构长度时候，根据项目的实际情况进行确定，从而满足施工变化的要求。此外，桥梁跨径通过径向的方式设计，等宽度的结构部分中，相同一个孔内T 梁应该进行平行设置，变宽结构部分利用湿接缝、悬臂长度做好调节处理[2]。

4.2 桥面铺装设计

按照设计方案的要求，桥面选择使用沥青混凝土方式铺设施工，厚度尺寸为10cm，采取混凝土现浇施工方式。经过分析发现，由于该桥梁的竖曲线以及平曲线在一定程度上会影响桥梁结构的厚度[3]。因此，跨中最小部位现浇结构厚度为8cm，施工材料为C50混凝土，厚度尺寸逐步向两侧增大。另外，值得注意的是，在桥面铺装设计阶段，设计人员需要按照工程的设计等级科学计算好厚度以及宽度，确保各方面参数达到设计方需求。

4.3 防撞护栏设计

由于桥面加宽设计的方式，防撞护栏应结合匝道结构形式按照设计标准要求布置在每片主梁结构上，确保钢筋埋设施工顺利实施，同时也能够达到线形一致性要求。此外，在具体设计上，设计人员需要考虑到防护栏的承载外界撞击荷载，做好防护栏的高度设计，使其满足工程需求。

5 桥梁常用施工方法选择

对于公路桥梁工程而言，在施工的阶段中技术的应用要求比较高，因此在技术选择以及方法应用层面上，设计人员需要从工程项目的经济性、合理性、科学性、安全性等多个角度出发进行设计，在施工技术选择上按照工程项目规模、桥梁结构形式合理选择施工技术，以下为超高墩超小半径桥梁施工常见技术。

5.1 预制安装法

在高速公路施工方法选择的阶段，预制安装方法是常用的一种方式。在预制安装阶段，工作人员需要从装配化以及标准化层面分析，并选择合理的预制结构技术。通常情况下，对于预制主梁来说，它占到了整体线路工程80%以上的工程量，所以预制主梁通常都是在预制厂内完成相应的作业，然后采用专业的设备运输到施工现场进行拼接安装施工和混凝土浇筑的。因为预制现场的施工条件良好，工程质量可以得到有效控制，且可以实现流水作业，所以其效率高、质量高、成本低。

5.2 搭设支架现浇法

针对变宽、异型或者美观性要求非常高，且现场预制难度高的桥梁项目，在施工阶段中施工人员需要根据实际情况选择预制结构，如果桥梁的高度不是很高，那么则可以采用搭设支架线架的方法进行主梁结构施工。施工环节应用满堂支架现浇方式进行施工，期间不会使用过大的预制场地开展施工，也不会使用专业运输与架梁装置，可以适应桥梁外形结构，美观性非常好。因为现场浇筑作业受条件限制，预制结构的质量水平比较差，且并不需要设置大量支架，模板使用量也很少，成本相对较高[4]。同时，在桥梁项目建设阶段中，若采用该技术则需要按照桥梁工程地质以及工程特点做好搭设支架现浇方案的优化对比，确保浇筑的方式以及浇筑范围满足工程实际需求。

5.3 移动模架法

该方式应用到桥梁跨数比较多、墩高高、桥下净空有限等现场，可以利用逐孔浇筑方式。该滑动模板的应用方式主要是在组建施工平台之后安装自动化设备，其中可以通过启动制动装置实现桥梁结构的操作，保证施工能够有序进行。在桥跨直径不足50m 的情况，平曲线半径超过200m 的现浇梁体结构，墩高在30m 以上，经济性非常好，且可以避免现场模架一次性投入较大的情况，成本较高。

5.4 悬臂施工法

悬臂浇筑施工方法主要是在大型工程项目施工中应用该方式。首先需要设定构建好施工平台，然后按照平台施工的需求对悬臂浇筑的工艺进行控制，以此达到整体工程项目的施工要求，但是该方法在应用的过程中工序较多、造价较高。

就当前桥梁工程项目分析可知：由于桥梁的高度超过了规定的设计范围，并且在受到施工地形条件的影响下，应用满堂支架现浇方式难以满足工程的要求；悬臂施工方式在现场作业中会将挂篮逐块进行项目施工，因为该桥梁项目的平曲线半径尺寸为55m，桥跨尺寸相对较小，所以无法满足该标准的要求。经过分析发现，在该桥梁项目中选择应用预制梁架桥机安装方式、现浇箱梁移动模架方式，经过对比分析可以确定合适的施工方式[5]。

6 结语

山区高速公路对于改善当地交通状况有着重要的作用，其能够提升人们的生活质量，但是施工难度较高，工程的总体效益不足。基于此，本文结合山区高速公路的特点，选择最佳的施工技术，明确施工方法，以更好地提升山区高速公路的运行质量和水平，保障交通运行的安全性和稳定性，为我国交通事业的发展奠定基础，同时促进经济与社会全面发展。