浅谈成安渝高速公路桥梁上部结构方案设计

　　摘要：结合以往山区高速公路桥梁设计经验，来介绍成都至重庆高速公路初步设计中桥型方案设计。

　　关键词：高速公路桥型 方案设计

　　Abstract: This paper introduces the bridge type scheme design of expressway primary design from Chengdu to Chongqing, combined with the previous experience in the mountain highway bridge design.

　　Key words: highway bridge design; bridge type scheme design

　　中图分类号：U443.3 文献标识码： A文章编号：2095-2104(2012)

　　1 概述

　　成安渝高速公路是四川省高速公路规划中23个出川通道之一，是直接连接成渝经济双核的重要通道，同时也是解决资阳地区经济发展的一条重要公路，成安渝高速公路是成渝高速公路复线。本项目起于成都绕城高速公路与成洛路交汇处(DK0+000=成都绕城高速 K19+600=成洛路K4+464.117)。路线以成都绕城高速、成都~资阳工业园区、乐至县、安岳县为控制点，主要经过洛带、养马、平武、高寺、和兴、水口寺、李家等乡镇，止于安岳县忠义乡观音桥附近川渝界。本项目采用设计速度100km/h、路基宽度33.5米、双向六车道，按全部控制出入的高速公路技术标准建设。

　　由于本项目路线所经地带为深切丘陵地带，表现为箱形谷、窄谷的驼脊状或坡状丘陵地貌形态，谷深坡陡，谷底或平坦，或呈“V”形，高差60~150m。在厚层砂岩出露地段常形成陡崖，山脊多与岩层走向平行，呈驼峰鞍状连续分布。方案受地形和地质、环境保护以及特殊的旅游需要等因素制约，作为重要组成部分的桥梁其平纵线形受影响较为突出。具有曲线、大纵坡、高墩、长桥等特征的山区高速公路桥梁，在桥型方案的比选上有相当难度和复杂性。

　　以下就以往山区高速公路桥梁设计经验，浅析成都至重庆高速公路初步设计中桥型方案的设计。

　　2 桥型方案的比选

　　一般来说，桥型的选择应根据适应、经济、美观、安全以及设计施工的难易程度等因素进行综合分析，以便最终确定桥梁实施方案.对于山区高速公路而言，还应着重考虑施工难易程度、山区地质病害及环境保护等影响因素。并综合考虑其受力特点和经济性。结合以往山区高速公路桥梁设计经验，在成安渝高速公路初步设计中，主要考虑对简支空心板、先简支后连续组合箱梁和现浇连续箱梁三种结构桥型进行比较。

　　2.1 简支空心板结构：

　　此种结构桥型，施工方便，施工技术成熟;但跨径小，梁高大;由于桥梁跨径受限制，往往造成跨深沟桥梁高跨比不协调，美观性差;上部构造难以与路线小半径、大超高线形符合，且高墩数量增加;桥面伸缩缝多，行驶条件差。因而，在山区高速公路中，该类桥型一般用于地形相对平缓、填土不高的中、小桥上。

　　2.2现浇连续箱梁：

　　高速公路桥梁基于运营的整体性、舒适性和耐久性的考虑，往往必须设计为预应力连续结构。对于预应力混凝土弯桥，梁在承受竖向弯曲时，由于曲率的影响，必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致挠曲变形，这种弯扭互相耦合的作用，使得弯桥变形也为弯曲和扭转两者的迭加，故变形值要比一般直线桥为大。同时由于扭矩作用，弯桥的外梁荷载加重，内梁减载，内外梁应力产生差别。因此，抗扭能力强的整体式闭合箱梁成为弯桥设计的首选型式;而且，箱梁顶板和底板都具有较大的面积，能有效地抵抗弯矩，抗扭能力强，受力合理。

　　对于跨越沟谷、河流的高架桥，尤其是与沟谷、河流斜交或交错并行的高架桥，为了减小桥墩对水流的影响，往往设置为独柱墩的形式。而这种独柱墩的形式，对于跨线高架桥来说，可减少横向墩的数量，加强下部空间的透视度，增加墩的纤细感，加上梁高一致，整个桥梁外型简洁优美，线条流畅，这对整个跨线高架桥是否美观起着很重要的作用。而就这一点来说，只有采用整体式连续箱梁的方案才能做到，因为箱形截面抗扭刚度很大，对于需要在其梁底下设置独柱单支点的支承形式特别有利。为了提高箱梁的横向稳定性，本项目中，采取将墩顶扩大，设置双支座方案，这将大大提高箱梁的整体强度和抗扭能力，增强箱梁的横向稳定性。

　　在现今桥梁设计中，桥梁美学已被越来越多的设计者重视，而人们对美的要求也越来越高，而象汤屯高速公路这样一条旅游高速公路来说，在桥型选择时，可较多地考虑桥梁的美观因素，在保证结构强度需要的同时，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调。采用现浇连续箱梁，布孔方便、合理;对小半径、大超高线形平纵横要求适应性强，外观平顺，桥型美观，行车平顺舒适。

　　但对于现浇预应力连续箱梁来说，采用满堂支架施工，对山体植被破坏严重，支架工程量大，对于跨河桥影响通航与排洪，支架安全性较难保证。另外，施工周期长，施工费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂。因而采用满堂支架现浇的施工方法，一般用于地形平坦、中等跨径且墩高不大、桥孔不多的桥梁;或弯曲程度较大的弯桥、变宽桥以及预制场地选择困难的桥梁。

　　对于中等跨径的多孔长桥，采用移动滑模逐孔浇筑箱梁的施工方法，无疑是一种优选桥型。由于此法是在桥位上现浇施工，可免去大型运输和吊装设备，使桥梁整体性好;同时它又具有在桥梁预制厂的生产特点，可提高机械设备的利用率和生产效率。支架工程量小，施工期与河流的干扰较小。但是，对于中等跨径的桥梁，整体式箱梁桥无论采用何种施工方法，费用都较高，与预制吊装多梁式组合箱梁相比，处于弱势。

　　对于较大跨径的预应力连续梁桥，选择桥型方案时应首选悬臂浇筑的施工方法。它可以不需在河中搭设支架，施工不影响通航或桥下交通，在跨越深水、山谷、湖泊等处时更能显示优势。汤屯高速公路初步设计中，对于跨越通航河道、主河槽较宽的河流及深水水库的大型桥梁，其推荐的桥型方案多采用此类50米以上跨径的变截面预应力连续梁桥。

　　2.3 预制吊装组合箱梁：

　　一般来说，预制吊装多梁式组合箱梁在中等跨径的桥梁中具有造价省，施工方便的特点，其造价低于整体式箱梁，是中等跨径桥梁常用的桥型。桥型美观，结构受力性能好，行车平顺性良好。无需大量支架，造价较低，后期养护工作量较小。若在桥头路基上预制组合箱梁、采用架桥机安装，将主要施工工作面转移至桥上，可大大减小对沿线环境的影响。但对于小半径、大超高的曲线梁桥来说，采用此种桥型，抗扭及梁体受力平衡能力均较整体式箱梁差;且梁体预制较复杂，施工难度大，施工周期长，在受力和施工上都不尽人意。但当弯桥的弯曲程度较小，单跨桥梁采取弯桥直做、以两端桥台为控制点;多跨桥梁，各墩台呈放射状、向心布置、调整每片梁长，或者调整现浇段长度，但应注意调整现浇段长度时核对盖梁的宽度，以保证满足支座的安放。对于桥梁横坡特别是超高缓和段的横坡，据以往项目反映经常出现支座悬空的情况，严重影响桥梁的营运寿命，本项目采取调整每端、每侧箱梁腹板高度的办法，严格使其满足横坡的需求。采用直梁设计，以翼缘板宽度调整平面线形，可减少曲梁的弯扭作用，在一定程度上弥补弯梁桥在受力和施工上的不足，此外可以采取加强横向联系的措施，提高结构的整体性能。鉴于该类桥型造价低，对地形的适应性较强，施工周期快，在中等跨径的长桥及高架桥中较广泛采用。在本项目设计中，如预制场地选择较方便，弯桥的弯曲程度较小，无大超高、大纵坡时或跨越沟谷、河流的中等跨径的桥梁，可考虑采用预制拼装组合箱梁结构。

　　3.结语

　　桥型方案设计本身就是一项复杂和灵活的工作，对于山区高速公路而言，因发展时期较短，具有曲线、大超高、大纵坡、高墩和长桥等特征的桥型方案设计，还处于摸索阶段，有很多新的问题需要进一步的探讨和研究。随着社会经济和公路事业的日益发展，大力发展山区高速公路将成为必然，因而山区高速公路桥型方案设计必将日趋成熟。

　　参 考 文 献

　　[1]祝敏方，山区高速公路桥梁设计探讨 公路 2003(5).

　　[2]范立础. 桥梁工程 北京，人民交通出版社，1993.

　　[3]公路桥涵设计通用规范 (JTJ D60—2004).北京，人民交通出版社，2004.

　　[4]邵旭东. 桥梁设计百问 北京，人民交通出版社，2003.

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文章名称： 浅谈成安渝高速公路桥梁上部结构方案设计

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