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中小跨径桥梁布设及上下部结构选择
B桥梁隧道 RIDGE&T文/杨 天
桥位选择
在进行桥梁布设前,应优化不同 路线的方案和位置,做到路和桥的有机 结合。对于中小跨径桥梁,桥位应服从 路线方案,所以桥位应在路线方案中进 行研究确定;桥梁架设的情况通常为跨 越河流、山谷及其他道路或者障碍物; 在保证建设场地安全,满足桥梁架设的 前提下,根据情况不同本文将逐一进行 表述讨论。
在顺直微弯河段,桥孔布设应考 虑河槽内边坡下移,主槽在河滩内游摆 的影响。
在弯曲河段,应通过河床演变调 查,预测河弯发展和深泓变化,考虑河 槽凹岸水流集中冲刷和凸岸流积等对桥 孔及墩台的影响。
在滩槽较稳定的分汊河段上,若 多年流量分配基本稳定,可考虑布设一 河多桥。桥孔布设应预计各汊流量分配 比例的变化,并应设置同流量分配相对 应的导流构造物。
跨越沟谷
跨越沟谷既是桥梁架设的主要目 的,对于陡峭的山谷,对于墩柱高度大 于25m后,填方的造价与桥梁的造价基 本已相差无几,特别是地形陡峭时,冲 击沟的水流流速会很大,采用高填方涵 洞方案后期的养护和使用时的问题都是 未来一道难题,并且针对全线填挖平衡 考虑,在近处无大量挖方的情况下,建 议采取以桥代路方案。
在宽滩河段上,可根据桥位上、 下游主流趋势及深泓线摆动范围布设桥
孔,并可适当压缩河滩,但应考虑雍水 对上游的影响,若河汊稳定又不宜导入 桥孔时,可考虑修建一河多桥。
在游荡河段,不宜过多压缩河 床,应结合当地治理规划,辅以调治工 程,在深泓线可能摆动的范围内,不宜 设置桥墩。 山区河流的孔跨布设
在峡谷河段宜单孔跨越峡谷急 流。桥面高程应根据设计洪水位,并结 合两岸地形和路线条件确定。在开阔河 段可适当后缩河滩。河滩路堤应与洪水 主流向正交,否则应增设调治工程。
对于跨越山谷两侧地形陡峭时, 分幅设计的桥梁可采用错孔布设,避免 挖方量过大所带来的一系列不良影响, 在情况允许的条件下,可以保证左右幅 布孔线一致增大或者减少相同跨径,在 保证使用功能的前提下,减少周围景观 的破坏。
跨越沟谷时,对于墩高小于20m 的桥梁,建议采用20m跨径的上部结构 为标准跨径,对于墩高在20~30m之间 时建议采用25m、35m的上部结构为标 准跨径,在一条公路不建议采用3种以
上部结构
在20~40m之间的标准跨径可选 择的梁型通常为T梁和小箱梁,针对两 种梁型在结构受力和经济性考虑,小箱 梁要优于T型梁,特别对于斜角情况下 的结构选择笔者认为在结构抗扭性上小 箱梁要优于T型梁,并且上部结构的造
价也要小于同等跨径的T型梁,并且相 同跨径的小箱梁梁高要小于T型梁,对 于桥下净空前者也更优于后者;但对于 施工方来说,T型梁技术相对更成熟, 施工工艺也较简单,对于施工进度上T 型梁更优;所以在梁型的选择上要对具 体情况进行必选,等待业主确认后方可 确定最佳梁型。
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上的标准跨径形式,并应根据业主要求 和地域性情况综合考虑梁型的选择,避 免给后续的施工带来不便。
跨越交叉道路及障碍物等
在跨越交叉道路时,根据被交路 等级以及未来使用功能可以采取互通、 上跨和平交等形式。笔者在平坝至贵阳 城市快速干道项目中,在跨越农耕用道 路预留通道,对于道路等级相对较高建 议以平交为主,可适当考虑互通,保证 所建设的道路可以带动整条线上的经济 发展,带动整个经济圈的繁荣。现对跨 越道路情况时笔者观点做一表述。桥梁 跨径除应根据桥台是否能够布设的前提 下,主要以被跨越道路及障碍物的实际 宽度为布设原则,在无特殊需要时采用 标准跨径布设,可以保证全线项目的统 一性,同时要根据当地的实际发展情况 为后续发展做充分预留。天桥宜采用斜 腿钢构、桁架拱等桥型,以保证桥型的 美观性与协调性。
在冲积漫流河段,桥孔宜在河流 上游狭窄或下流收缩段跨越。若在河床 宽阔、水流有明显分支处跨越,可采用 一河多桥方案,并应在各桥间采用相应 的分流和防护措施。桥下净空应考虑河 床淤积影响。
水文计算对于跨径选择占据了 很重要的成分,在水文资料缺乏的地 区,设计人员要充分利用地形图, 勾绘汇水面积,计算流量、冲刷深度 等;避免因为基础资料收集不足,水 文、水力分析与计算工作不够,设计 流量、设计水位过多的依赖于防洪评 价报告。导致孔跨布置不合理,墩台 冲刷及河床演变计算不够深度和预估 不足,造成局部水毁,危及桥梁的安 全。在跨径选择上应适当加大跨径, 笔者认为在全线考虑的情况下对于跨 越河流时应增大跨径,根据河流的规 模宜将跨径布置成20~40m的标准跨 径为宜,同时可以兼顾景观,与周围 的环境融合成一体,在这里经济性不 应作为主要考虑因素。
根据墩柱高度的不同选择跨径, 经过贵州省思南至剑河高速公路、京尚 公路京冀界至赤城段(一级公路)、贵 州平坝至贵阳城市快速干道设计,笔 者认为常规情况下在保证桥台处填土 高度、地质情况可以满足桥台架设的 前提下,对于连续梁桥高跨比保持在 0.6~0.8是较为经济的比例系数,同时 可以保证桥梁的美观性;在一条公路上 的桥梁结构,在无特殊情况下和特殊要 求的情况下,建议采用常规装配式结 构,保证项目的统一性,可以增大项目 建设的进度,技术上也能保证单一,对 后期的实施提供便利。
三种情况下的桥跨布设
跨越河流
桥型选择宜根据河流水文情况、 河床的自然几何形态、稳定性及变形特 点,在满足宣泄洪水和通航要求的情况 下,选用经济、美观与周围景观相协调 的桥型及跨径。在无特殊景观要求,且 不跨越江河、湖等大的主干河流时,并 且两侧地形均满足常规桥梁架设的前提 下宜采用普通梁式桥跨越。 平原河流的孔跨布设
布置形式及上下部结构选择
通常会根据平面、纵断及被交叉 河流道路的交角确定跨径的布置形式采 用径向做法或者平行做法。大多数情况 下对于直线上的正斜交桥梁及位于平曲 线半径较大的桥梁采用径向布置,对于 位于曲线上且半径较小时,为保证桥下 的通透性及美观性,避免桥下墩柱林 立,通常采用平行布设。
桥梁布设方案确定后,根据布跨的 孔径、墩台高应合理选用布置形式及上下 部结构。主要依据的原则要服从道路的平 面、纵断面及横断面的设计,保证桥梁服 从道路的前提下满足功能所需。