公路大中橋梁設計技術(shù)總結(jié)

1 在中橋梁總體設計原則　

（1）大中橋梁位均應符合路線總體走向，路橋綜合考慮。

（2）橋們盡量選擇在河段順直、河道較窄的位置，以減短橋梁的長度。

（3）橋孔布設除滿足設計流量，水位要求外，一般要不壓縮河訂，對有防洪、搶險和通行要求的河堤，要留有人、車通道。對于游蕩性的河首，橋孔布設留有余地，并結(jié)合河道情況設置必要的導游工程，以保證橋梁的安全和洪水安全渲泄。

2 大中橋梁設置原則

（1）在跨越深溝時，根據(jù)溝底縱坡，填土高度及工程地質(zhì)等因素進行分析，填土高速大于25cm時，考慮采用橋梁跨越。

（2）為避免水毀橋梁，橋孔布設原則上不壓縮河槽。對于山前擴散及變遷笴段，橋梁長度應考慮河槽擺動的因素，為確保水流及漂浮物順利通過橋孔，大橋跨徑不宜小于20cm。

（3）在地形復雜，山坡陡峻處的山谷橋梁，布孔時應根據(jù)橋址縱、橫斷面布設。為避免錐坡落空或墩臺基礎懸空，橋臺高度不宜過高。

（4）平原區(qū)橋梁孔徑布設以水文計算成果為依據(jù)，并結(jié)合河道的地形、地貌及橋下被交路等情況予以確定。

（5）當橋當有高路堤，占有農(nóng)田較多，且需大量借方或遠運填料時，可適當處長橋孔，并采用建筑高度較低的結(jié)構(gòu)類型。

3 大中橋梁結(jié)構(gòu)類型的選擇

3.1 橋梁選型原則　

橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇應遵循“安全、適用、經(jīng)濟、美觀”的原則，結(jié)合橋位處的地形、地質(zhì)、施工條件等因素，以技術(shù)先進、節(jié)約投資、施工方便可行、方案合理、行車舒適為原則，具體如下：

（1） 為保證橋面平整，行車舒適，上部結(jié)構(gòu)宜采用連續(xù)結(jié)構(gòu)或橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)。

（2） 受填土高度控制時，為降低路基填土高度，上部結(jié)構(gòu)宜采用建筑高度較小的結(jié)構(gòu)類型。

（3）為縮短工期、降低造價、便于技術(shù)質(zhì)量管理，一般大、中橋盡量采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)型式。山區(qū)橋梁主要采用中等跨徑的T型橋梁，平微區(qū)推薦采用連續(xù)箱梁。

（4） 當跨越深谷，墩高大于20m時，上部結(jié)構(gòu)宜采用較大跨徑的連續(xù)梁和連續(xù)則構(gòu)橋梁型式，以降低工程造價。

（5） 山嶺重丘區(qū)的橋梁，由于地面坡度較大，為減少基礎工程量，避免深挖基坑帶來的地質(zhì)病害，基礎型式宣采用樁基礎。

（6）橋梁基礎型式根據(jù)地質(zhì)情況及地面坡度的不同，分另采用樁基礎和擴大基礎，墩身型式根據(jù)墩高的不同，分別采用柱式墩和薄壁空心墩。

（7）中橋上部結(jié)構(gòu)型式一般采用跨徑20cm或跨徑16cm的預應力混凝土空心板反跨徑10cm、13cm的鋼筋混凝土空心板，上部結(jié)構(gòu)采用橋面連續(xù)。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)選型

（1） 上部結(jié)構(gòu)類型及跨徑選擇

為方便施工、保證施工質(zhì)量、縮短施工周期，確保工程安全，對于橋梁結(jié)構(gòu)型式全線進行了統(tǒng)籌考慮，盡量采用便于機械化、工廠化、標準化生產(chǎn)的中等跨徑預制安裝構(gòu)件。

位于山區(qū)的橋梁，當橋墩較高時，因下部結(jié)構(gòu)造價占全橋總造價的比重增大，選用較大跨徑較為合理。一般地，對山區(qū)特大、大型橋梁，上部結(jié)構(gòu)根據(jù)墩身高度宜采用25m～40 m裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁，25m～50 m裝配式預應力混凝土連續(xù)T梁，16m～20 m的先張法預應力混凝土空心析等橋型方案。

對橋墩較低的橋梁，方案設計時亦可考慮預應力混凝土T型梁方案，但T梁方案存在以下缺點：

①建筑高度大，在要求橋下凈高相同的情況下，橋頭路基土高度基本上由橋梁高度控制，采用T梁勢必增大路堤填土高度。

②工程造價稍高，經(jīng)造價分析，在24.5 m寬的路段，50 mT梁、40 mT梁、30 mT梁、30 m箱梁、25 mT梁、25 m箱梁、20 m空心板、16m空心板上部構(gòu)造平均每延米建安費依次為40797元、36488元、32360元、29412元、30487元、27715元、27713元、26266元。

根據(jù)近幾年國內(nèi)特別是江蘇、廣東、山西等地的使用經(jīng)驗，矮箱梁比T梁施工工期短，后期養(yǎng)護量小，外形美觀，造價便宜（便宜約10%）等特點，因此，大中橋梁上部結(jié)構(gòu)一般采用預應力混凝土連續(xù)箱梁。

（2） 基礎類型選擇

山區(qū)大中橋梁基礎型式的選擇，若僅從承載力角度出發(fā)，可采用擴大基礎，山區(qū)地面坡度較大，采用擴大基礎不僅開挖基坑工程量大，對環(huán)境破壞嚴重，而且開后環(huán)形較高的臨空面難以防護，可能造成山體失穩(wěn)或其它病害。與樁基礎相比，擴大基礎不僅工程造價上沒有優(yōu)勢，而且存在工程病害等難以處理的不利因素。故山區(qū)大中橋基礎宜采用樁基礎。

4 大中橋梁設計方法

4.1 橋型方案設計方法

（1）跨越?jīng)_溝、峽谷時橋梁長度在布孔時宜適當加長，橋臺深入挖方段不少于3m，迎水面采用30m厚7.5號漿砌片石鋪砌至溝底，橫橋向每側(cè)鋪砌15m。

（2）當?shù)刭|(zhì)條件好，溝形狹窄，平曲線半徑R≥1800m，且弓玄差在20cm以下者，橋型方案首選纜索吊裝箱形鋼筋混凝土拱，平曲線由拱上建筑形成，橋臺采用石砌重力式橋臺或框架式組合橋臺。

（3） 當橋梁位于較小平曲線半徑時，橋型方案確定應考慮以下因素：

①平曲線半徑R≤500m時，上部結(jié)構(gòu)宜采用預應力混凝土空心板或部分預應力混凝土組合箱梁或鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。

②當單孔跨徑拱弦差小于15cm，梁端張口小于50cm時，且

A　墩高H＜15m時，距徑選用16～25m，上部結(jié)構(gòu)宜采用預應力混凝土空心板或部分預應力混凝土組合箱梁。

B　墩高15m＜H≤25m時，跨徑選用25～30m，上部結(jié)構(gòu)宜采用部分預應力混凝土組合箱梁或預應力混凝土連續(xù)T梁。

C　墩高25m＜H≤40m時，跨徑選用30～40m，上部結(jié)構(gòu)宜采用部分預應力混凝土組合箱梁或預應力混凝土連續(xù)T梁。

D　墩高H＞40m時，跨徑選用40～50m，上部結(jié)構(gòu)宜采用預應力混凝土連續(xù)T梁。

E　墩高H＞15m時，上部結(jié)構(gòu)可以考慮預應和混凝土連續(xù)或預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。

4.2　橋梁上部結(jié)構(gòu)布設方法

4.2.1 現(xiàn)澆箱梁的布設方法

（1）鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，孔徑組合一般采用（16＋n×20＋16）m，橋墩采用獨柱或雙柱式墩，樁基礎。

（2）當平曲線半徑較小，拱弦向距離大于15cm時，須考慮橋墩向外側(cè)移。

4.2.2 預制空心板梁的布設方法

（1） 當內(nèi)外側(cè)梁長之差小于等于標準跨徑的2%時，橋梁布設以路線中心線為準，按標準跨徑設置，優(yōu)先考慮等角度布設。

（2） 當內(nèi)外側(cè)梁長之差大于標準跨徑的2%時，橋梁布設以左右半幅橋梁中心線為準，按標準跨徑設置，考慮采用平行布設。

4.2.3 預制組合箱梁或T梁的布設方法

（1） 橋墩盡量按等角度布設。

（2） 墩頂橫梁內(nèi)側(cè)尺寸不應小于通用圖尺寸，外側(cè)尺寸　不應大于內(nèi)側(cè)尺寸的兩倍。

（3）對于等長預制梁，當滿足不了第2條時，左右半幅橋應錯墩布置。當錯墩布置仍滿足不了要求時，預制梁采用不同的長度。

4.3 橋梁下部結(jié)構(gòu)布設方法

4.3.1 橋墩設計方法

（1） 墩高H＞30m時，宜采用薄壁空心墩，截面縱向尺寸為（跨徑/20＋0.5）m

（2） 墩高H≤30m時，宜采用單排樁柱式墩，具體尺寸見表2-1。

表2-1　單排樁柱式墩尺寸表

跨徑（m） 樁柱徑（cm） H≤5 5＜H≤10 10＜H≤15 15＜H≤20 20＜H≤25 25＜H≤30

20 柱徑（cm） 110 120 130 150 160 180

樁徑（cm） 120 140 150 170 180 200

25 柱徑（cm） 120 130 140 160 170 200

樁徑（cm） 140 150 160 180 200 220

30 柱徑（cm） 130 140 150 170 180 210

樁徑（cm） 150 160 180 200 220 230

35 柱徑（cm） 140 150 160 180 190 220

樁徑（cm） 160 170 190 210 230 250

40 柱徑（cm） 150 160 170 190 200 230

樁徑（cm） 170 190 210 230 250 260

45 柱徑（cm） 160 170 180 200 210 240

樁徑（cm） 190 200 220 240 260 280

50 柱徑（cm） 170 180 190 210 220 250

樁徑（cm） 200 220 240 260 280 300

（3） 當基礎覆蓋層厚度于5米時，基礎采用樁基礎；否則，采用擴大基礎。

（4） 一座橋梁橋墩盡量采用一種形式，墩柱斷面以最大墩高之截面為準。

（5） 跨徑20米預應力混凝土空心板與跨徑25米部分預應力混凝土組合箱梁可采用同一標準下部尺寸。

（6） 板梁式橋單排樁雙樁雙樁式墩立柱之間距L可用下式估算：

L＝K.B/cosΦ

B－橋?qū)挘╩）, Φ－斜度（度）

K－立柱間距系數(shù)，板橋K＝0.55～0.65；T型或I型梁橋K＝0.53～0.57；箱型梁橋長K＝0.50～0.55；橋墩立柱間距、采用方案及適用條件詳見表2-2。

表2-2　　橋墩立柱間距、采用方案及適用條件

立柱間距L（m） 適用條件 采用方案

基礎型式 墩高（m） 蓋梁 柱數(shù)

L≤8 樁基礎、擴大基礎 不限 鋼筋混凝土 2

L8 擴大基礎 ≤10 鋼筋混凝土 2

8L≤10 樁基礎 不限 鋼筋混凝土 2

L10 樁基礎 10 鋼筋混凝土 2

10L ≤15 樁基礎 不限 預應力混凝土 2

L15 樁基礎 不限 預應力混凝土 2

（7） 橋墩承臺系梁設計方法如下：

① 可能受船舶、大冰圬等墥擊的橋墩，若無其它防撞設施，樁頂應設承臺。

② 地震基本烈度≥8度的地區(qū)，墩高大于7m時，樁頂應設系梁。

③ 墩高超過20m時，樁頂應設系梁。

4.3.2 橋臺設計方法

　（1）臺高H＜5m且側(cè)向及臺前可設錐坡時，宜選用柱式橋臺；臺高H≥5m且側(cè)向及臺前可設錐坡時，宜選用肋式橋臺；臺高H≥5m且側(cè)向可設錐坡時，宜選用“U”型橋臺。一般地，臺高H控制在8m以內(nèi)最為經(jīng)濟。

（2） 式橋臺承臺不宜埋置太深，其底面以埋入地下1m為宜，以改善樁基受力，降低工程造價。

（3） 為降低工程造價，肋式橋臺肋數(shù)不宜多于橋墩柱數(shù)，橋臺承臺上不宜設置擋墻。

4.3.3 其它

（1） 伸縮縫估算方法：D＝（Δt×L×10-5×103＋20）mm；D－伸縮量（mm）;

Δt－極端最高氣溫與極端低氣溫的差值（度）；L－聯(lián)變形長度（m）。

（2） 預制梁長的預留值不應作為伸縮縫預留寬度的一部分。

（3） 山嶺重丘區(qū)高等級公路構(gòu)造物（大中小橋、涵洞、通道等）的設置就少于2.5個/km。

（4）墩、臺蓋梁計算未考慮墩、臺身和蓋梁的固結(jié)作用。對于雙柱墩、臺近似簡化為簡支結(jié)構(gòu)計算，對于三柱數(shù)、臺近似簡化按連接結(jié)構(gòu)計算。

（5）基樁按彈性磨擦樁或嵌巖進行計算時，有效樁長不得小于5d（d為樁徑），有效樁長自最低沖刷線或樁側(cè)土厚度不小于2.5d處起算。

（6） 橋面橫坡以墩、臺身高度的變化予以調(diào)整，支座墊石厚度為定值。

（7）為了在橋臺耳墻內(nèi)護欄受撞后不致影響耳墻安全，耳墻相外移了25cm或30cm，為此，橋頭路基兩側(cè)均應加寬50cm或60cm，從錐坡頂點起10m過渡到正常寬度。

結(jié)束語　一般地講，平原區(qū)、城鎮(zhèn)人口密集區(qū)、旅游專線、立交區(qū)的橋梁在選型時應注重其經(jīng)濟性、美觀性和安全性；山嶺重丘區(qū)的橋梁在選型時應注重其經(jīng)濟性、施工難易程度和安全性。但是，隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，人們對橋梁結(jié)構(gòu)的認識不斷提高。因此，對結(jié)構(gòu)工程師而言，追求合理、美觀、經(jīng)濟、安全的橋型方案是永無止境的.