山区高速公路桥梁设计
- 格式:doc
- 大小:17.50 KB
- 文档页数:5
工程技术山区高速公路桥梁设计的探讨崔超-卫李平-魏志峰2(1.平桥区公路管理局,河南信阳464100;2.河南万里路桥集团有限公司,河南许昌461000)[摘要】随着我国经济建设的发展,我国在山区修建的高速公路越采越多,山区高速公路地形地质复杂,构造物多,桥梁隧道总长占路线长度的比例大,有的山区高速公路,桥隧比例高迭7f口和8(移钇所以要设计成功一条山区高速公路。
设计好其中的桥梁部分就显得十分重要。
[关键词】山区高速公路;标准跨径;横断面;曲线半径1山区高速公路的主要特点山区高速公路的主要特点是地形地质复杂。
地形复杂,表现为地面高差大,变化频繁,横坡陡:地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤气地层等不良地质。
受此影响,路线布设时平纵横三个方面都受到约束,一般就是平曲线多,平面半径小,纵坡大,桥梁比例高,横坡陡,半边桥和高挡墙多。
山区高速公路桥梁地相应具有上述特点,弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。
2桥梁上部构造设计2.1一般设计原则山区高速公路,桥梁所占比重大,但一般来讲,大跨径桥梁方案毕竟是少数,绝大部分还是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。
大跨径桥梁—般是控制因素不同,方案也各不相同,具有较强的个性特征,而标准跨径桥则更多的是具有共性特征,所以本文重点探讨标准化、装配化桥梁的设计。
山区高速公路桥梁常用标准化、装配化跨径有16、20、25、30、40、50m,横断面形式有空心板、T梁、小箱梁等。
对于跨径小于30m的,有空,0板、小箱梁、T梁等三种结构可以选择,对于40、50 m跨径,根据梁的受力特点,宜采用T梁。
30m以下,同一种跨径,究竟应当采用哪一种横断面形式o22.具体桥梁设计,具体到一座桥设计时,上部构造设计要处理好两个关系。
第一,处理好跨径与墩高的关系。
跨径与墩高的关系按桥梁美学原则,一般应选择比值为0.618~1之间,通过经济比较,往往又是经济的,也就是说20m跨径T梁适应的墩高一般为12—20m,30m跨径适应的墩高一般为18—30m,40m跨径适应的墩高一般为24m一40m。
工程设张浩,等:山区高墩大跨度连续刚构桥设计山区高墩大跨度连续刚构桥设计张浩!窦巍(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;交通节能环保技术交通运输行业研发中心,安徽合肥230088)摘要:在科学技术高速发展的背景下,各种先进技术被应用于交通领域,促进了交通工程的建设和发展。
连续刚结构桥就是一种现代桥梁形式,适用于山岭重丘区。
本文介绍了宜宾至昭通高速公路控制性节点一一牛街特大桥主桥的结构设计思路和设计要点,通过结构分析,验证设计方案的合理性和安全性,可为同类建设条件下桥型设计提供参考*关键词:牛街特大桥;山岭重丘区;高墩大跨径连续刚构桥中图分类号:U442.5+2文献标志码:A文章编号:1673-5781(2020)06-1088-020引言山岭重丘区常规大跨、特大跨度桥梁设计在满足结构安全性及耐久性的条件下,重点考虑结构的经济性*设计将充分利用地形条件,力求建设方案经济、实用。
坚持灵活运用技术指标,减少工程建设对社会资源的浪费。
针对山岭重丘桥位区地形复杂,山谷宽深,呈V形、U形,山坡陡峭,该类桥梁在合适的跨径范围内应重点考虑连续刚构桥。
1项目简介宜宾至昭通高速公路是四川省宜宾市至云南省昭通市的重要通道,路线全长135.4km,牛街特大桥位于彝良县东北部,为本项目的控制性节点之一。
项目为双向四车道高速公路,设计速度为80km/h,路基宽24.5m,横向布置为0.5m (护栏)+11m(行车道)+1.5m(中央分隔带)+11m(行车道)+0.5m(护栏),地震动加速度峰值为0.05g,设计百年一遇基本风速为282m/s。
2主桥结构设计2.1总体设计主桥位于分离式路基,单幅桥梁全宽12.0m,主桥跨径布置为(85+2X160+85)m,最大墩高为130.0m,如图1所示。
主梁采用单箱变截面预应力混凝土连续箱梁,主墩采用双肢薄壁空心墩,过渡墩采用单肢薄壁空心墩,下部基础采用承台接群桩基础。
4Q000图1主桥总体布置图(单位:cm)2.2主梁结构设计上部结构主梁采用单箱单室预应力混凝土连续箱梁,箱梁按3.0m、3.5m和4.0m梁段长度分段;箱梁顶板宽12.0m,底板宽6.5m;中支点中心梁高10.0m,跨中中心梁高4.1m,梁高由跨中向墩顶按16次抛物线规律变化。
对山区高速公路桥梁设计的探讨与研究摘要:本文结合山区高速公路的特点,介绍山区桥梁设计过程中,最首要的问题是路桥界限的设计基础和结构体系宜采用的形式以及桥梁和路基之间的关系.可为工程设计提供参考.关键词:高速公路;桥梁设计;结构体系中图分类号:u412.36+6 文献标识码:a 文章编号:1、概述在我国经济持续发展的前提下,交通建设在经济发展中的地位越来越高。
特别是在我国的桥梁和公路的修建中,只有当高质量的桥梁和公路被修建好之后,才有可能使得经济稳步发展。
尤其在我国西部地区,经济建设必须依靠道路运输才能发展,而道路运输必须依靠桥梁和道路。
在目前,我国山区中的公路网建设越来越发达,并且公路修建的地带的地质特点越来越复杂,桥梁在公路修建过程中的比例越来越大,在某些山区中,隧道桥梁的比例占到80%以上。
所以,在山区公路的修建过程中,首先应该对于桥梁部分进行相关的设计。
2、山区高速公路的主要特点在我国山区地带,修建高速公路必须首先对于地质地貌的问题进行解决。
由于山区地带大多都有着非常复杂的地形结构,并且地质中有着多种不良地质,例如陡崖,崩塌,斜坡,滑坡,岩溶等的存在。
在这些问题的影响下,山区地带的高速公路修建必须要对于地貌的平纵横三个方面进行研究。
高挡墙多,半边桥,横陡坡,纵坡大,平面半径小,平曲面多等的特点对于公路桥梁设计的难度提高很多。
所以,在山区公路的设计过程中,一般都有着墩台形式多,高墩大跨多,弯坡桥多等的特点,从而与山区的地质地貌相适应。
3、桥梁与路基的关系3.1桥梁跨越方案与高填方路基方案的比较在我国山区修建公路桥梁的过程中,水文控制在其中所占的比例非常小,一般只用对地形进行考虑。
山区中不能采用路基来对公路进行修建,只能用高架桥的形式。
在路桥设计过程中,最首要的问题是路桥界限的设计,其与山区公路修建的成本有着很的关系。
一般在施工的过程中,由于工程期限很短,所以桥梁设计在其中应用最多,并且最为安全方便。
第33卷第4期 2 0 O 7年2月 山 西 建 筑
SHANXI ARCHITE口URE Vo1.33 No.4
Feb.2007 ・297・
文章编号:1009 6825(2007)04~0297.02 浅谈山区高速公路桥梁长度的设计
姬乃昌 摘要:结合高速公路的勘测及设计经验,分析了山区河沟的水力特性及其变化规律,同时介绍了桥梁设计时应考虑的 因素及设计方法,以保证桥梁结构物的使用安全和寿命。 关键词:高速公路,桥梁长度,设计 中图分类号;U442 一 文献标识码:A
1概述 随着我国交通事业的蓬勃发展,高速公路的建设已由平原地 形逐渐转入山区,随之而来地形、地质与水文情况千变万化,给公 路的勘测与设计以及施工都带来了不小的困难和挑战,对于设计 者来说应该引起足够的重视,因为任何工程结构物设计的合适与 否直接影响着工程造价,并且对营运效果以及使用寿命都有直接 的关系。现就山区高速公路桥梁长度的设计作一探讨。 2桥长设计 从事桥梁设计的人员知道,平原上河流稳定,河床断面规则, 滩槽相对分明,桥梁长度设计是在路线平、纵、横确定后,跨河 (沟)桥梁在满足过水断面、不压缩现有河道(设计流量及设计水 位在设计路线纵断面时已考虑),满足通航要求的基础上,就能确 定桥长;在山区,应根据不同河沟的地形、地质与水文情况以及它 的变化规律来分析对待,就拿黄土沟壑地形某高速公路的其中一 段来说,路线沿河流阶地布设,施工图外业调查以及设计时充分 考虑了河流特性,未压缩现有河道,0号,N号桥台均设在两岸阶 地上,桥跨均满足泄洪要求。但由于河流蜿蜒曲折,个别路段成s 型,主河槽变迁频繁,加之河岸较陡且为新黄土( ),在外业详勘 结束至开工建设的两年时间里,由于冻融变化以及水流的侧冲, 柳树湾附近K85+412大桥7号台、K85十682大桥9号台以及 K86+306大桥5号台处的河岸岸壁都出现坍塌,原设计这三座 大桥的N号桥台距河岸边缘均留有15 m的距离,待开工修建时 坍塌后的河岸距桥台仅剩3 m--8 m,好在坍塌发生在施工之前, 通过变更设计将K85十682大桥延长了一孔(原设计为4×20 m +5×20 m预应力混凝土连续箱梁,变更设计后为5×20 m+5× 20 m连续箱梁),同时补设了大量的河岸防护,见表1。 表1 K85+682大桥增加工程材料数量表 m0 、\材料名称 (220片石 M7.5浆砌 回填砂 挖基
山区高速公路桥梁设计
特别是西部大开发战略的实施,我国在山区修建的高速公路越来越多,山区高速公路地形地质复杂,构造物多,桥梁隧道总长占路线长度的比例大,有的山区高速公路,桥隧比例高达70%-80%。
所以要设计成功一条山区高速公路,设计好其中的桥梁部分就显得十分重要。
1、山区高速公路的主要特点
山区高速公路的主要特点是地形地质复杂。
地形复杂,表现为地面高差大,变化频繁,横坡陡;地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤气地层等不良地质。
受此影响,路线布设时平纵横三个方面都受到约束,一般就是平曲线多,平面半径小,纵坡大,桥梁比例高,横坡陡,半边桥和高挡墙多。
山区高速公路桥梁也相应具有上述特点,弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。
2、桥梁与路基的关系
2.1 桥梁跨越方案与高填方路基方案的比较山区高速公路桥梁很多不受水文控制而只受地形控制,因不宜采用路基方案而设置为高架桥,路桥设置界限问题,一直是难以把握的关键问题,也是影响公路造价的问题。
路基规范强调,路基中心填方高度超过20m时,宜和桥梁做方案比选。
,项目实际运作中,往往由于工期紧,或认为桥梁跨越方案安全省事,就直接考虑桥梁方案。
实际上,对于地质情况较好,虽然填方中心高度为30m,但收敛较快的v型峡谷,且桥隧相连地段,为消化隧道
废方,考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济,因为这样的地形架桥,场地局促,难度大,横纵坡陡,极易引发边坡不稳;
而对于宽而平缓地段,虽然填方高度只是20m左右,但如果需跨标段借方,且运距远,填方基底还需花大量资金处理的路段,反而考虑桥梁方案可能更安全更经济。
所以笔者认为,山区高速公路路桥界限,不能一概而论,对于填土高度超过20m的路段,应根据地形、地质、前后构造物、前后路段的废方量、工程造价等进行综合比选后决定是否设置桥梁。
不能图快图省事,直接考虑桥梁方案。
2.2 半边桥与挡墙的关系山区高速公路地形横坡陡峭,虽然可以通过设计为左右幅路基不一样高的错台路基来处理,但有时由于左右幅路基横向交通要求,需要设置转向车道,错台式路基方案不易实现,这时就不可避免地会出现半边桥。
当最低一侧填土高度15m左右时,应综合地形、地质将加筋挡墙,锚杆挡墙、弃土方案与半边桥做综合比较后决定是否设置桥梁。
3、结构体系特性
为了保证行车舒适,结构耐久适用,山区高速公路标准跨径大中桥一般均采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系。
全刚构体系由于一座桥梁墩高相差较大,需通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩受力,这样一来,桥墩尺寸种类就比较多,美观性降低,施工相对麻烦一些。
全连续结构联长不能太长,舒适性差,墩台水平位移较大,墩
柱尺寸需设计的相对大一些,材料较费。
根据地形,将中间墩高较高,刚度相差不大的相邻几个桥墩固结起来,利用其柔性适应桥墩所受的水平力,较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座,形成连续梁。
这样的刚构一连续体系,高墩、矮墩的受力性能都得到了改善,且适应地形特点。
山区高速公路桥梁多为弯、坡桥,曲线梁桥在弯扭耦合作用下,具有沿某一不动点变形的趋势,单向行驶的大纵坡长桥在长期反复的汽车制动力作用下,梁体具有沿汽车行驶方向滑移的趋势,如果采用全连续结构,即上下构之间为橡胶支座连接时,这种滑移趋势往往造成梁体受力不平衡,支座脱空甚至破坏,从而导致梁体开裂。
因此山区高速公路桥梁宜采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续一刚构混合体系,既适应平面线形,又适应桥梁受力特点。
4、桥梁上部构造设计
4.1 一般设计原则山区高速公路,桥梁所占比重大,但一般来讲,大跨径桥梁方案毕竟是少数,绝大部分还是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。
大跨径桥梁一般是控制因素不同,方案也各不相同,具有较强的个性特征,而标准跨径桥则更多的是具有共性特征,所以本文重点探讨标准化、装配化桥梁的设计。
山区高速公路桥梁常用标准化、装配化跨径有16、20、25、30、40、50m,横断面形式有空心板、t梁、小箱梁等。
对于跨径小于30m的,有空心板、小箱梁、t梁等三种结构可以选择,对于40、50m跨径,根据梁的受力特点,宜采用t梁。
30m以下,同一种跨径,究竟应当采用
哪一种横断面形式,通过相关数据研究就可以作出选择。
小箱梁是介于空心板和t梁之间的一种横断面形式。
20米跨径时,t梁较为经济。
30m跨径以下,三种横断面比较,基本也是上述规律。
当然,这是山区的情况,平原地区则另当别论。
平原地区受净空和桥台填土高度的限制,桥梁上构要求尽可能降低建筑高度,这样可以减小纵坡,降低路基填土高度,减少占地及降低路基处理难度,对土源缺乏,软基较多的平原地区有显著的经济性。
20m空心板建筑高度最低,与路基综合起来比较具有优势,平原地区路网发达,分离式立交较多,空心板在美观方面优于另外两种断面,所以平原地区较多采用空心板。
山区高速公路桥梁一般净空无严格限制,另外,山区高速公路平面半径较小,超高缓和路段不可避免会出现在桥上,如果选用空心板和小箱梁,架梁时一片梁四个支点不易调平,易造成支座脱空,受力不均匀的情况,所以山区高速公路桥梁标准横断面宜优先采用t梁。
对于50m跨径t梁,在小半径平曲线上,由于内外梁梁长差较大,跨中矢高较大,对路线的适应性要差一些。
另外山区高速公路,交通运输、场地预制条件均较差,大型机具进入困难,50mt梁单片重150多吨,架设设备要求较高,运输及安装过程中变形不易控制,因此一般情况下不选用50m跨径t梁,所以山区高速公路桥梁,宜采用的常用标准跨径为20、25、30、40m。
t梁之间的横向连接有铰结和刚接两种形式,采用铰联结时,铰只传递剪力,车辆荷载作用在铰缝处时,弯矩主要由现浇桥面来承受,这样一来,现浇桥面的厚度就必须加厚,否则,铰缝处桥面板易出现通长的纵向裂缝。
现浇桥面板厚度增加,意味着恒载增加,t梁配筋和钢索必须增加,经济性下降,所以t梁横向连接采用刚接较好。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(jtgd622004)9.3.16条也有相应规定:预制t 形截面梁的横隔梁连接,宜采用现浇混凝土整体连接,当然在斜交桥及异形桥中需要横向弱联结时,铰结也是很好的选择形式。
4.2 具体桥梁设计具体到一座桥设计时,上部构造设计要处理好两个关系。
处理好跨径与墩高的关系。
跨径与墩高的关系按桥梁美学原则,一般应选择比值为0.618-1之间,通过经济比较,往往又是经济的,也就是说20m跨径t梁适应的墩高一般为12-20m,30m跨径适应的墩高一般为18-30m,40m跨径适应的墩高一般为24m-40m。
山区高速公路地形起伏变化频繁,通常应根据地形选择一种跨径,不宜根据墩高频繁变化跨径,墩柱高度变化很大时,可以采用20m与30m或者30m与40m 的组合跨径。
当一座桥梁,有几种跨径方案可选择时,应结合上下构做造价分析比较再做选择。