簡介： 結合以往山區(qū)高速公路橋梁設計經(jīng)驗，來介紹湯口至屯溪高速公路初步設計中橋型方案設計。

　　關鍵字：高速公路橋型 方案設計

　　1 概述

　　湯口至屯溪高速公路既是國家重點干線天津至汕尾公路的重要組成部分；又是安徽省公路主骨架中的“一縱”，還是連接“兩山一湖（黃山、九華山、太平湖）”旅游的交通要道及“黃山～衢州～南平”與“黃山～千島湖～武夷山”大旅游路線的重要組成部分。

　　湯口至屯溪高速公路是我省繼銅陵至湯口高速公路后的又一條山區(qū)高速公路，全長56.45公里。本段路線所經(jīng)區(qū)域地形地貌復雜多樣，從起點至田干段，約30公里為山嶺重丘區(qū)，地面高差大；從田干至屯溪為平原微丘區(qū)，地面高差相對較小。全線有特大橋、大橋及高架橋共60座，橋跨在25米至40米之間居多，最大墩高約30余米；橋址處最大縱坡3.9%，最小平曲線半徑410米。全線大部分橋梁跨越溝谷，并與溝谷交錯并行，僅有少數(shù)為跨線橋和跨河橋。

　　由于本項目路線方案受地形和地質、環(huán)境保護以及特殊的旅游需要等因素制約，作為重要組成部分的橋梁其平縱線形受影響較為突出。具有曲線、大縱坡、高墩、長橋等特征的山區(qū)高速公路橋梁，在橋型方案的比選上有相當難度和復雜性。

　　以下就以往山區(qū)高速公路橋梁設計經(jīng)驗，淺析湯口至屯溪高速公路初步設計中高架橋橋型方案的設計。

　　2 橋型方案的比選

　　一般來說，橋型的選擇應根據(jù)適應、經(jīng)濟、美觀、安全以及設計施工的難易程度等因素進行綜合分析，以便最終確定橋梁實施方案.對于山區(qū)高速公路而言，還應著重考慮施工難易程度、山區(qū)地質病害及環(huán)境保護等影響因素。

　　2.1 上部構造型式

　　上部構造型式的選擇，應結合沿線地形、地質、水文條件、施工難度和環(huán)保要求，并綜合考慮其受力特點和經(jīng)濟性。結合以往山區(qū)高速公路橋梁設計經(jīng)驗，在湯屯高速公路初步設計中，主要考慮對簡支空心板、先簡支后連續(xù)組合箱梁和現(xiàn)澆連續(xù)箱梁三種結構橋型進行比較。

　　2.1.1 簡支空心板結構：

　　此種結構橋型，施工方便，施工技術成熟；但跨徑小，梁高大；由于橋梁跨徑受限制，往往造成跨深溝橋梁高跨比不協(xié)調，美觀性差；上部構造難以與路線小半徑、大超高線形符合，且高墩數(shù)量增加；橋面伸縮縫多，行駛條件差。因而，在山區(qū)高速公路中，該類橋型一般用于地形相對平緩、填土不高的中、小橋上。

　　2.1.1 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁：

　　高速公路橋梁基于運營的整體性、舒適性和耐久性的考慮，往往必須設計為預應力連續(xù)結構。對于預應力混凝土彎橋，梁在承受豎向彎曲時，由于曲率的影響，必然產生扭轉，而這種扭轉作用又將導致?lián)锨冃?，這種彎扭互相耦合的作用，使得彎橋變形也為彎曲和扭轉兩者的迭加，故變形值要比一般直線橋為大。同時由于扭矩作用，彎橋的外梁荷載加重，內梁減載，內外梁應力產生差別。因此，抗扭能力強的整體式閉合箱梁成為彎橋設計的首選型式；而且，箱梁頂板和底板都具有較大的面積，能有效地抵抗彎矩，抗扭能力強，受力合理。

　　對于跨越溝谷、河流的高架橋，尤其是與溝谷、河流斜交或交錯并行的高架橋，為了減小橋墩對水流的影響，往往設置為獨柱墩的形式。而這種獨柱墩的形式，對于跨線高架橋來說，可減少橫向墩的數(shù)量，加強下部空間的透視度，增加墩的纖細感，加上梁高一致，整個橋梁外型簡潔優(yōu)美，線條流暢，這對整個跨線高架橋是否美觀起著很重要的作用。而就這一點來說，只有采用整體式連續(xù)箱梁的方案才能做到，因為箱形截面抗扭剛度很大，對于需要在其梁底下設置獨柱單支點的支承形式特別有利。為了提高箱梁的橫向穩(wěn)定性，本項目中，采取將墩頂擴大，設置雙支座方案，這將大大提高箱梁的整體強度和抗扭能力，增強箱梁的橫向穩(wěn)定性。

　　在現(xiàn)今橋梁設計中，橋梁美學已被越來越多的設計者重視，而人們對美的要求也越來越高，而象湯屯高速公路這樣一條旅游高速公路來說，在橋型選擇時，可較多地考慮橋梁的美觀因素，在保證結構強度需要的同時，盡可能使橋梁具有優(yōu)美的外形，并與周圍的環(huán)境相協(xié)調。采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，布孔方便、合理；對小半徑、大超高線形平縱橫要求適應性強，外觀平順，橋型美觀，行車平順舒適。

　　但對于現(xiàn)澆預應力連續(xù)箱梁來說，采用滿堂支架施工，對山體植被破壞嚴重，支架工程量大，對于跨河橋影響通航與排洪，支架安全性較難保證。另外，施工周期長，施工費用高，需要有較大的施工場地，施工管理復雜。因而采用滿堂支架現(xiàn)澆的施工方法，一般用于地形平坦、中等跨徑且墩高不大、橋孔不多的橋梁；或彎曲程度較大的彎橋、變寬橋以及預制場地選擇困難的橋梁。

　　對于中等跨徑的多孔長橋，采用移動滑模逐孔澆筑箱梁的施工方法，無疑是一種優(yōu)選橋型。由于此法是在橋位上現(xiàn)澆施工，可免去大型運輸和吊裝設備，使橋梁整體性好；同時它又具有在橋梁預制廠的生產特點，可提高機械設備的利用率和生產效率。支架工程量小，施工期與河流的干擾較小。但是，對于中等跨徑的橋梁，整體式箱梁橋無論采用何種施工方法，費用都較高，與預制吊裝多梁式組合箱梁相比，處于弱勢。

　　對于較大跨徑的預應力連續(xù)梁橋，選擇橋型方案時應首選懸臂澆筑的施工方法。它可以不需在河中搭設支架，施工不影響通航或橋下交通，在跨越深水、山谷、湖泊等處時更能顯示優(yōu)勢。湯屯高速公路初步設計中，對于跨越通航河道、主河槽較寬的河流及深水水庫的大型橋梁，其推薦的橋型方案多采用此類50米以上跨徑的變截面預應力連續(xù)梁橋。

　　2.1.3 預制吊裝組合箱梁：

　　一般來說，預制吊裝多梁式組合箱梁在中等跨徑的橋梁中具有造價省，施工方便的特點，其造價低于整體式箱梁，是中等跨徑橋梁常用的橋型。橋型美觀，結構受力性能好，行車平順性良好。無需大量支架，造價較低，后期養(yǎng)護工作量較小。若在橋頭路基上預制組合箱梁、采用架橋機安裝，將主要施工工作面轉移至橋上，可大大減小對沿線環(huán)境的影響。但對于小半徑、大超高的曲線梁橋來說，采用此種橋型，抗扭及梁體受力平衡能力均較整體式箱梁差；且梁體預制較復雜，施工難度大，施工周期長，在受力和施工上都不盡人意。但當彎橋的彎曲程度較小，單跨橋梁采取彎橋直做、以兩端橋臺為控制點；多跨橋梁，各墩臺呈放射狀、向心布置、調整每片梁長，或者調整現(xiàn)澆段長度，但應注意調整現(xiàn)澆段長度時核對蓋梁的寬度，以保證滿足支座的安放。對于橋梁橫坡特別是超高緩和段的橫坡，據(jù)以往項目反映經(jīng)常出現(xiàn)支座懸空的情況，嚴重影響橋梁的營運壽命，本項目采取調整每端、每側箱梁腹板高度的辦法，嚴格使其滿足橫坡的需求。采用直梁設計，以翼緣板寬度調整平面線形，可減少曲梁的彎扭作用，在一定程度上彌補彎梁橋在受力和施工上的不足，此外可以采取加強橫向聯(lián)系的措施，提高結構的整體性能。鑒于該類橋型造價低，對地形的適應性較強，施工周期快，在中等跨徑的長橋及高架橋中較廣泛采用。在本項目設計中，如預制場地選擇較方便，彎橋的彎曲程度較小，無大超高、大縱坡時或跨越溝谷、河流的中等跨徑的橋梁，可考慮采用預制拼裝組合箱梁結構。