高等级公路中小跨径桥梁设计分析

2022-04-01 10:31:11 | 浏览次数：

摘要:一般公路中的桥梁常以正交布设为主,但为了满足公路技术标准,应使路线线形流畅、连续,部分桥梁须服从路线走向,不可避免会出现一些斜交桥梁,因此在公路桥梁设计中,斜交桥梁的桥型布置、结构形式的选择是否合理将对桥梁施工难度、结构耐久性及工程造价有较大影响。本文根据多年从事公路桥梁设计工作的经验,总结了中小跨径斜交桥的布设方法,并且指出应根据桥梁所处位置的路线线形、斜交角度、河流情况等因素,通过方案比较,选择合适的桥型布置,从而使斜交桥设计合理、施工方便、经济美观。

关键词:墩台；设计；耐久性；结构；斜交桥

一、斜弯桥梁的一般布设

处于弯道中的斜交桥梁设计,一方面,应使桥梁结构简单,构件类型少,尺寸统一,便于机械化生产装配,便于施工,桥型布置应与路线线形协调一致,偏差小。另一方面,应达到经济、适用、美观,与周围环境相协调。桥梁布置孔数为1 孔～2 孔时,墩台一般采用平行布置,上部预制构件采用平行布置,主要优点是同一孔上部预制构件尺寸统一,可减少模板型号,施工方便。当桥梁处于曲线半径较小的弯道上时,采用平行布置会出现少许偏差,对2 孔桥梁墩台宜按折线形平行布置。但前后桥台的轴线与路线的斜交角不同,构造尺寸及斜角也不一致,前后孔墩台尺寸、支座位置、柱距均有差别,设计上相对繁琐,施工也不方便。桥梁布置孔数多于3 孔时,墩台一般采用法向布置,上部预制构件采用径向布置,即各片梁板轴线的端部分别位于同一半径上,此时,同一孔的各片梁板布置不平行,须由铰缝宽度进行调整;主要优点是下部构造尺寸统一,即桥墩帽梁尺寸、支座位置、柱距均相同,上部预制构件尺寸型号一般为单孔桥面布置梁板的片数,因此,桥梁布置孔数较多时,墩台宜采用法向布置,既方便设计,又便于施工。对左右幅分离式斜弯桥的设计,左右幅桥墩台一般应分别进行设计,特别是斜交角度大、曲线半径相对较小时,左右幅桥墩台的尺寸将相差较大,只能以不同的参数控制进行尺寸计算,可推算左右幅桥各自的斜交角后,进行简化设计,才能使左右幅桥墩台布设的误差相应减小,更接近路线线形。

二、斜交桥梁的特殊布设

错台布置：适用于左右幅为分离式斜交桥梁,跨越河道有通航要求。如珠邵高速公路第八合同段中K32 + 723.5大桥,横断面布置为分离式左右幅桥,位于弯道半径R = 1600 m 的曲线上,本桥跨越河流宽度约20 m ,路线与河流的斜交角为150°。本桥设计:限于本工程大、中桥梁采用统一跨径,上部预制构件尽量要求统一,本桥上部构造采用7 孔20 m 预制空心板,下部构造采用钻孔灌注桩基础,如果按河流方向布置桥墩、桥台,可满足河道通航要求,但桥梁构件出现30°锐角构造,其受力极不利,质量难以保证,也不符合规范要求,经多方案比较,最后墩台以斜交角度135°布置,而左右幅桥须采用错台7 m 布设,这样可改善构件的受力条件,也能满足河道通航及河岸上设置机耕路的要求。

设置异形梁板过渡孔：适用于斜跨河流及跨过正交通道的桥梁。如珠邵高速公路第六合同段中K23 + 619. 25 大桥,位于弯道半径R = 1 600 m 的曲线上,本桥跨越河流宽度约72 m ,机耕路、通道多处,路线与河流的斜交角为120°。该桥设计:上部构造采用20 m预制空心板,1 号～7 号孔为斜交110°布置,9 号～38 号孔为正交布置,8 号孔为过渡孔,采用异形板过渡,下部构造采用钻孔灌注桩基础,采用这种方法布设,主要考虑旱桥相对较长,仅在跨越河流部分采用斜交布置,达到降低工程造价的目的。可满足河道通航及河岸上设置机耕路、通道的要求。

路线与河流的斜交角较大时采用正交布置：适用于路线与河流的斜交角大于150°且河流不通航的桥梁。如汕遮公路改建工程(左幅为已建成公路,在右侧拓宽,形成上下行公路) 中K15 + 824.15 中桥,本桥跨越河流宽度约25 m ,路线与河流的斜交角为150°,原左幅桥上部构造为4 孔13 m 空心板斜交150°布置,下部构造为四柱式墩台;右幅加宽,如果参照左幅桥布置设计,斜交角度太大,不够合理,因此,设计时做深入、细致的研究,基于本桥跨越河道不通航,上部构造采用5 孔13 m 空心板正交布置,下部构造采用二柱式墩台,钻孔灌注桩基础,设计控制右幅桥墩柱位与左幅桥墩沿水流方向一致,避免上部构造空心板、下部构造帽梁出现30°锐角构造,提高结构的性能,施工方便,保证工程质量,且可减少桥梁下部构造工程数量,降低工程造价。

结语

中小跨径斜交桥梁的设计,应根据桥梁所处位置的路线线形、斜交角度、河流情况及工程总体设计要求等诸方面综合考虑,做深入、细致的研究,通过方案比较,选择合适的桥型布置,使斜交桥设计合理,符合规范要求,施工方便,耐久适用,经济美观。

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