高速公路常规桥梁设计方案探讨

汪 权

（四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川成都 610017）

0 前言

随着我国社会经济的不断发展，人们的生活水平也得到了相应的提高，便利、快捷、安全的交通条件成了大家共同关注的问题。与此同时，我国投入了大量的财力、人力、物力在交通基础设施建设中，有条不紊地开展高速公路的建设。但是，因为地理环境、地形、地质等因素的存在，高速公路桥梁的建设在设计和施工上也面对着很多挑战与问题；同时，对桥梁的环保性能和技术性能都提出了更高的要求。绝大部分的桥梁在高速公路的设计中采用的都是常规的简支梁，一般来说如果跨径在20 m～40 m之间会采用装配式的。梁板，这种结构是非常具有代表性的，与其它结构相比也是非常合理且经济的。本文通过对高速公路设计的初级阶段浅、中丘地区的桥梁设计方案进行分析和选择，对于标准跨径不同的相同梁型，以及标准跨径相同的不同梁型的上下部结构进行了系统的分析与比较。现阐述如下。

1 常规桥梁在高速公路设计中的关键点

1.1 在高速公路桥梁设计之前要设计者认真收集资料做好实地考察

在高速公路中，进行桥梁设计之前一定要对设计材料进行认真的收集，设计者最好能够参与实地的考察。因为高速公路经过的地形是非常复杂的，对于水文、地质等条件与一般的公路设计相比要困难得多。在设计桥梁的时候不仅要考虑到桥梁的外观，还要对地形、水文、地质等情况进行充分的考虑。如果这些因素中任何一个环节受到了忽视，都会导致非常严重的后果。

1.2 由于施工条件非常恶劣，桥梁的设计形式要灵活多变

高速公路地面存在比较大的高低差，施工的条件十分恶劣，所以，一定要充分结合实际的施工条件制定施工计划，与实际施工情况相结合，以达到施工进行的方便性。在进行桥梁设计的时候，要尽量采用灵活多变的形式，一方面可以达到节约造价的目的，另一方面可以方便施工，尽量减小对自然环境的破坏程度。此外，还要考虑到与周围环境和景物之间的协调。

1.3 桥梁设计的原则

安全、使用、美观、经济、环保等是进行高速公路桥梁设计的基本原则。随着我国社会经济的发展，人们对桥梁的环保性能和外观的要求越来越高。对此，在设计桥梁的时候不能仅仅关注桥梁的美观度和环保度，而应注意安全性、耐用性和舒适性，充分考虑与周边的环境的协调。还有要注重环保、美观、人文的设计理念，在设计的过程中要将艺术的美学效应融合进去，对于原有的地质和环境要尽量保护，维持生态的平衡，在此基础上对景观资源进行充分的开发。

2 不同梁型在相同标准跨径下的上部结构分析

装配式桥梁结构在现在的建设施工环境条件下有很多种形式，主要有空心梁板、工字型组合梁、预应力混凝土装配式T梁及组合小箱梁等。在具体的工程中应该与环境条件，以及实际的工程需要对桥梁结构的形式进行选择。在一般情况下很少使用50 m跨径的装配式桥梁结构，这主要是因为这样的桥梁结构具有一定的场地限制、自身存在较大程度的自重，运输上也存在一定的困难。这些因素的存在使这种桥梁形式的使用受到一定程度的限制。中小型的桥梁一般会使用16m跨径的装配式桥梁结构，一些墩高小于10 m的桥梁也会采用16 m跨径的装配式桥梁结构。这主要是因为在工程的建设中可以防止加工工程的难度或者延长工期，另外还要注意，在桥梁的建设上要尽量避免桥梁结构形式上的不同。对此，通过对不同主梁形式不同跨径的上部结构进行分析和比较，从而得出了三个方面的重要特点。

（1）在实际的工程中，20 m跨径的装配式T梁的应用并不是很多，这种情况出现的原因主要在于20 m跨径的装配式T梁自身的性价比不是很好，结构也比较高。因为这些特点的存在，很多桥梁工程建设采用的都是组合箱梁结构或者装配式的空心板梁结构。组合式箱梁结构和装配式空心板梁结构在实际的桥梁工程建设中存在较为明显的应用优势，但是，也存在一些明显的不足。空心板梁的经济性比较好而且重量很轻，但是在板梁之间进行的连接是横向的，所以整体的受力情况就会很差，这就难以保障桥梁工程的安全性。组合式箱梁结构可以通过自身的工艺使整个施工吊装的质量得到保证，另外，组合式箱梁的经济指标要比空心板梁高出很多。这样，对20 m跨径的上部结构还是采用组合式箱梁结构要好一些。

（2）在25 m跨径或者30 m跨径的高速公路桥梁中T梁或者装配式组合梁对于上部结构来说是很合适的工艺。原因在于这两种工艺都经过了长期的发展，在工艺上已经接近成熟，所以在施工过程中应用起来会更加快捷和简便，也会拥有更好的经济指标。这两种工艺在实际的应用中都得到了非常好的应用效果。经过对照各种工艺之间的优缺点，可以发现，其实这两种工艺在实际上差别不是十分明显，但是装配式组合梁的施工工艺要明显逊色于T梁的工艺。这主要是因为T梁经过长期的发展工艺本身显得更加成熟。经过大量的检测经验，人们发现，与其它的桥梁相比，T梁的使用寿命更长，维修与养护的要求也更低。此外，运行的效果也是十分理想的。值得一提的是，T梁吊装的重量与组合式箱梁相比要更小。综合来看T梁的性价比要更高一些。综合以上因素分析，如果是25 m以上跨径的桥梁的上部结构应该选用装配式T梁。

（3）在40 m跨径的装配式结构中，一般是不会选用组合式箱梁的。因为组合式箱梁自身吊装重量与其它结构相比要重很多，在常规的施工与维修中会产生很多的不利影响。另外如果从维护费用低廉和施工工艺简单的层面上来考虑，更加理想的也是T梁。

3 不同标准跨径桥长、桩长、墩高桥型方案之间的比较

人们可以从两种不同的观念对不同标准的跨径桥长、桩长、墩高的桥梁方案进行选择。

在这里，可以针对丘陵区桥梁高跨比，以及桥梁设计经验，通过具体的工程来进行分析与说明。当跨径比40 m小的时候往往就是最理想的选择。这样的跨径可以保证经济上的合理有效，还可以保证结构上的安全稳定。选择这种跨径，主要是因为施工比较简便而且圆柱式墩的工艺比较稳定成熟，滑模的过程中速度非常快，桩基与墩身之间可以保持很好的连接状态。

30 m跨径的桥梁桩径都差不多在1.8 m。在这样的指标和标准下，普通的支撑体系对于桥梁自身需要的强度与刚度是完全可以保障的。所以，不需要采用进一步的墩梁固结技术。但是这样的结论在墩高大于40 m的时候就完全不适用了。所以不可以只对柱径和桩径进行加大，还需要用抗弯性比较大的矩形空心墩进行具体的处理，将梁与墩通过固结使桥梁的稳定与安全得到相应的保证。同时，还要使桥墩本身的受力特征得到相应的改善。改善受力特征实际上就是使墩底和墩顶能够同时受弯，这样就可以建立起一个完好的连续梁体系。经过一系列的计算，不难发现，当桥墩本身较高时，在实际的工作中，是可以按照刚度和稳定性进行设计与控制的。在这样情况下墩顶的位移量相对来说就会比较大，为了使结构的绝对安全得到保证，如果桥梁跨径比30m还长，上部结构的梁最好选用先简支后结构连续。这样，在一定程度上就可以使桥梁自身的整体性得到保证。此外，在很大程度上还可以使行车的舒适度得到提高。

4 结论

综上所述，在浅、中丘地区的装配式桥梁上部结构设计中，人们主要选用的应是20 m跨径的装配式箱梁结构（这种箱梁结构是一种预应力混凝土简支箱梁结构）、25 m跨径的装配式T梁结构（这种T梁结构是一种混凝土简支T梁结构）、30 m的装配式T梁结构（这种T梁结构是一种预应力连续T梁结构）。对于墩高比40 m小的情况，下部结构就可以相应地选用圆柱式的桥墩，基础的扩大或者桩基础的使用可以结合桥梁所处的实际地质情况进行分析和选择，这样的选择也是出于对环境进行保护的角度考虑。如果桥梁结构本身的墩高比30 m还要大，那就应该酌情考虑使用先简支后结构连续的形式进行桥梁设计。这样的设计主要考虑的是桥梁受力状况和自身刚度的提升。在桥梁方案的拟定中应该在建设过程中尽量在同一座桥梁中使用相同的跨径，这样就可以使实际的施工过程得到最大程度的简化，同时可以使工期在质量得到保证的前提下尽量地缩短。

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