谈山区高速公路桥梁设计范本(常用版)
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山区高速公路路线选线及桥梁设计摘要: 山区高等级公路的选线和桥梁设计,是一个周期长,强度大,规模大,复杂度高的问题。
本文在深入剖析山区高等级公路选线的影响因素的基础上,探索选线和桥型优化的有关措施,并结合具体的工程实例,为山区、峡谷和陡坡路段的道路和桥型设计提供参考。
关键词:山区;高速公路;路线选线;桥梁设计山区公路的建设关系到山区公路的正常运营,要提高山区公路的安全性和便利性,就必须结合具体的地形条件,合理的设计桥梁的建设。
在此基础上,提出了一种行之有效的路线选择方法,以确保高速公路的使用安全,提高高速公路的路桥设计水平。
1高速公路路线选线要点分析1.1明确地质选线要点对于山区高速公路工程来说,设计者在对公路选线的具体特征进行了深入分析之后,就可以依据地质选线的关键点,对高速公路的路线进行了合理的选择,并对其投资进行了控制。
在进行地质选线时,必须结合山区高速公路工程建设地区的具体地质条件,对道路的合理设计进行优化和改进,并针对山区高速公路的具体情况,制订出一套完整的设计方案。
将地质选线应用于山区高等级公路的选线,可以最大限度地降低公路工程的造价,提高其经济效益,具有重要的现实意义。
在山区高等级公路的选线中,山区高等级公路的廊道地带是一个重要的组成部分,它的划分是设计者必须要清楚的问题。
山区公路区域地形起伏大,边坡结构多见,因此,设计人员必须对山区公路进行现场勘察,以便全面了解和掌握滑坡对高速公路安全运营的主要影响因素。
为此,必须采用绕开的方法,避免并减少滑坡影响因素下的公路施工质量问题,以充分保障山区高速公路施工的安全高效性。
在确定了公路路线走廊段之后,设计者应根据高速公路的具体情况,科学合理地制定和选择路线设计方案,在全面了解和掌握该区域的地形地貌的前提下,尽量避免复杂地区的地质条件,并结合实际的地势地形条件,大幅度地减少高速公路的工程规模。
为了更好地推进山区高等级公路道路设计方案的实施,设计者需要在野外进行细致的调查,对各种调查数据、信息和数据进行科学而精确的分析,从而对所选取的线路和线路进行最优化和改进,同时要对现场的真实情况进行深入的分析,以山区高等级公路的斜坡特征为依据,对其平面设计方案进行改进,避免出现滑坡区,避免因山体滑坡而造成的大范围崩塌问题。
山区高速公路桥梁设计关键的探讨前言在高速公路进行建设所面对的建设环境是极其不同的,随着近年来,高速公路桥梁的建设在山区中得到了飞跃式的发展,这与在一般公路上建设的高速公路存在很大的区别。
因为,在山区建设高速公路必须要克服种种复杂的地形问题以及水文、地质等等各个方面的问题,因此造成在山区建设高速公路存在很大程度的难度。
在本文中,探讨了山区高速公路桥梁的设计问题以及相应的对策,其中阐述了关于山区高速公路桥梁的设计基本原则。
一、山區高速公路桥梁的设计原则山区由于其具有着比较特殊的地形、地质、水文以及生态环境的条件,因此造成在山区高速公路的建设中出现许多方面的问题,首先在设计的时候,就会受到平面、纵面以及横面的限制。
在对山区高速公路桥梁的设计过程中,需要运用到多种的平曲线形式,以及关于桥梁施工的比例。
为了更好的协调好设计中每个细节以及山区地形地貌的关系,应当严格遵守相关的设计基本原则,包括了以下几个方面:1、应当严格尊关于涉及桥梁上部的基本原则。
山区具有着极其复杂的地形与地貌特点,因此在山区建设高速公路的时候,务必确保公路线条的流畅,并且避免施工过高的投入成本。
在设计的过程中,桥梁作为其中的一个关键组成部分,其占据着极大的比重。
通常,在现有的山区所建设的桥梁中,其大部分类型是跨径形式的桥梁,由于特殊性的跨境桥梁比较罕见,难以适应在山区设计与建设的要求,也具有比较高的成本,为了确保施工的顺利开展,以及保证工程符合一定的经济性,常见性的跨径桥梁成为山区高速公路桥梁建设的首选。
其次,关于桥梁横断面一般以空心板以及预制梁为主要的形式,对于跨径比较小的桥梁而言,空心板与预制梁两种形式的横断面都可以考虑,对于跨径比较大的桥梁而言,一般选择与质量形式的横断面为宜。
第三,对于建设桥梁的工程,还要考虑到工程的建设成本问题,避免投入过高的成本造成资源浪费,要求工程符合一定的经济性条件,所以对于跨径比较小的桥梁工程,最好选择空心板形式的横断面。
山区高速公路桥梁设计探讨摘要:随着我们国家的改革深化,山区高速公路桥梁的建设和设计已经成为提高现在山区经济发展,促进各地区经济平衡、经济稳步提升的关键。
现在的山区高速公路桥梁设计也因为山区的特性存在许多的难题和难点,因此本文将通过分析山区高速公路桥梁设计存在的问题,并采取相应的革新策略,使现在的山区高速公路桥梁设计发展越来越好。
关键词:高速公路;桥梁设计;革新策略1、前言随着经济的发展和社会科技的进步,现在山区已经成为我们国家优先发展的重点,通过促进交通运输来提升现在的山区经济发展,也是本文的意义以及国家总体发展的方向所在。
对山区高速公路进行桥梁设计的时候,因为与一般的公路不同,需要考虑非常多的因素,来进行综合的考量,所以为了使现在的高速公路运行更加合理,就必须要通过分析设计问题和设计难点并且进行革新。
2、山区高速公路桥梁设计问题2.1山区高速公路桥梁防灾设计不系统山区高速公路与一般的高速公路不同,主要体现在山区高速公路在营运时,存在山体滑坡或者泥石流等危险灾害,所以对于山区高速公路的设计一定要进行谨慎严密的防灾设计。
而对于桥梁来说,內基的设计就显得更加重要,由于桥梁及內基对于桥梁的支撑作用很容易受到周围的腐蚀和环境的影响而造成其损坏,因此就必须要针对桥梁的內基设计进行良好的防灾系统保护。
而一般情况下,高速公路的桥梁內基是通过用缓冲层来进行保护的,然而在山体滑坡等等危险灾害的发生时,缓冲层已经无法很好的防止桥梁出现问题,因此就要采用更加先进的方式进行应对。
首先采用的就是钢化混凝土。
钢化混凝土是一种较为坚固的新型混凝土,具有非常好的承重能力和防灾能力。
应用到现在的山区高速公路桥梁设计中,也可以很好的提升桥梁的承重能力,为桥梁的长期使用打下基础。
而如果桥梁发生山体滑坡或者泥石流,也可以通过其承重能力防止桥梁出现坍塌,因此对于桥梁的防灾设计有着非常大的推进。
然而现在的山区高速公路桥梁防灾设计对于这些系统的应用都没有进行有效的投入,也就使得现在山区高速公路的桥梁防灾设计存在很大的问题,影响着桥梁的正常运行。
山区高速公路桥梁设计摘要:本文以山区高速公路桥梁设计原则为起点,分为对山区高速公路桥梁设计的上部构造和下部构造进行分析。
关键词:山区;高速公路;桥梁;设计引言山区高速公路桥梁本身地形、地质、水文条件都比较复杂,进而导致山区高速公路桥梁具有曲线多、纵坡较大、平面半径较小等特点。
另外,山区高速公路一般都是沿溪展线,沿河岸交替设线,从而导致具有很多的斜弯桥。
山区地形过边,导致会有较多半边桥和高档墙存在。
基于山区高速公路桥梁的这些特点可以看出,山区高速公路桥梁设计是一个比较复杂的工程。
1.山区高速公路桥梁设计原则事实上,桥梁类型较多,在山区高速公路桥梁设计中就能够看到这些类型,山区高速公路桥梁结构自身安全性保障需要对结构计算分析和构造处理措施来进行。
与平原区桥梁设计相比,山区高速公路桥梁设计计算需要考虑的因素是一样的,如恒载、活载、地震荷载、施工荷载等,但是山区高速公路桥梁设计计算除了需要考虑以上因素,还要对强风荷载、雪荷载、冻胀力、水力等桥梁产生的影响也应考虑在内,因为山区的自然条件和气象条件的多变性决定的。
山区桥梁布设有时会出现高敦大跨结构,这主要是在受地形条件限制较严格的路段才有,因此,在山区桥梁设计时,不可或缺的考虑内容包括下部结构的刚度分配、稳定性分析等。
在山岭地区,由于地形起伏导致施工布设难度较大,尤其是大型施工机具无法正常使用。
为预制构件提供大型的施工场地是不可能的,加上山岭运输条件差,很多预制构件无法正常使用。
但是在山区桥梁设计方案中首选的是中小跨径预制构件,这主要是从节省造价方面来考虑。
钢筋混凝土现浇结构及预应力混凝土现浇结构桥梁也会出现在山区高速公路桥梁中,这主要是对于那些无法采用标准跨径结构的桥梁而言。
综上所述,山区高速公路桥梁设计原则可概括为:在合理的经济范围内确保桥梁结构更加安全、更容易养护、更加舒适、造型更加优美。
2.山区高速公路桥梁设计2.1上部构造设计对于公路桥梁上部构造设计而言,需要从以下几个方面来考虑:(1)处理好跨径与墩高的关系。
山区公路桥梁设计探讨摘要:当代交通的快速发展,促进了山区公路桥梁工程的发展。
然而对整个工程的造价和使用功能起关键作用的是设计方案的合理性。
在山区桥梁的设计中稍有不慎便会引起施工困难和使用的安全问题。
为此,越来越多的设计专家投入大量精力对山区桥梁的结构设计进行研究分析,提出了许多新的设计要点。
本文对山区公路桥梁的设计进行探讨和分析。
关键词:山区;公路桥梁;设计1桥梁选型山区公路桥梁桥型选择应充分考虑水文条件和地形地貌,合理选择墩柱及桥孔尺寸和上部结构,满足填挖要求,保证桥梁通行能力,做到经济美观。
(1)简支梁受力计算简便,易于实现标准化,便于预制、施工方便、造价低,对地形变化小、跨越河流深度较小、宽度较大的山区中小跨桥梁应优先选用。
为克服简支梁自重大、支座和接缝多、桥梁的美观性、耐久性、舒适性以及结构整体性差的缺陷,宜考虑采用简支-桥面连续的支承体系,如图1所示。
(2)考虑整体式闭合箱梁的上部平衡外力和抗扭性能强,易于满足设置超高和线形要求,同时下部结构受的附加力小,设计高墩、曲线型长大山区桥梁时,应优先采用此类桥梁。
(3)对地形起伏明显、地表高差大的U型山区地形,线路走向直接影响桥梁设计,墩台高度大、曲率半径小,这种情况下应优先选用连续钢构桥梁结构形式。
(4)对横跨V型山谷等大型山谷地形,宜优先选用拱式桥梁形式,这种桥梁宽度较大时,与其他桥梁相比造价较低。
2山区桥梁设计方法2.1上部结构设计方法(1)设计原则。
山区公路桥梁经常采用的是标准化配置和装备,跨度有13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m等,有空心板、小箱梁、T梁等结构可以选择。
实践表明,当山区公路桥梁的跨径与墩高的比值在0.618~1之间时,经济效益是最好的。
一般来说,在山区这样的地形中,施工过程中需要考虑的因素是比较多的,因为山区地形的变化起伏是比较大的。
所以在具体的设计中,一定要对这种地形有一定的连接,不应该仅仅按照以往经验而忽略实际情况。
山区公路桥梁方案设计探讨摘要:山区公路建设的一个重要内容就是桥梁施工,合理的桥型方案设计对于整体项目的进度和工程造价具有直接影响。
本文分析了山区公路桥梁的特点、设计原则以及常见的结构类型,希望起到参考价值。
关键词:山区公路;桥梁方案设计;设计要点;结构选型引言由于山区地势复杂,地貌地质变化多变,地形起伏较大,桥梁所占比例大大增加。
桥梁方案设计是否合理,不仅直接影响驾驶舒适性和安全性,而且是影响工程造价的主要控制因素。
因此,桥梁设计是整个山区公路设计的难点之一。
本文总结了山区公路桥梁设计的经验。
一、山区公路桥梁的特点山区道路的主要特征是复杂的地形和地质条件。
主要特征是高差大,沟壑发育,水平坡陡、滑坡,常发生塌陷现象,沟谷底常存在基础薄弱,覆盖范围广,水系发达等不利的地质条件。
由于地形,地质和水文的影响,道路的设计更多地沿着河流线,这导致道路和河流之间的反复穿越。
因此,山区的公路桥梁也具有上述特征,例如倾斜和弯曲的桥梁,各种类型的结构,通常是超高和宽的桥梁。
由于穿越多条沟壑,码头高度,跨度,码头和桥台地形复杂,施工现场狭窄,施工人行道困难,桥梁与隧道各部分的相互连接,给桥梁方案设计带来一定困难。
二、山区公路桥梁方案设计原则山区公路桥梁的设计原则可以概括为:安全性,适用性,经济性,环保性和标准化跨度。
安全是桥梁方案设计的主要原则。
由于山区的自然和气象条件复杂多变,在考虑常规荷载的同时,应特别注意边坡稳定性对墩台和桥墩稳定性的影响。
此外,由于山区河流的通道狭窄,河床的比例受季节降雨的影响,河水经常起伏,甚至树木挡住了河道,浮石撞击了河道和下游码头,山区公路涉水桥梁的水中墩需要考虑上面的情况。
针对受地形影响比较大的路段,桥梁布设中会存在高墩大跨结构,为了防止上部结构的纵向滑移,在高纵向坡度的高墩桥梁中经常采用墩梁的固结方案。
此时,在设计时要考虑结构的整体刚度分布以及墩台和桥台的稳定性,这是保证结构安全的关键。
浅谈公路桥梁设计摘要:随着我国经济建设的高速发展,交通也变得越来越便利,公路工程建设规模也在不断发展和壮大。
我国修建的高速公路也在不断从平原地区不断向山区延伸,山区高速公路的地质、地形复杂,构造物多,桥梁隧道在线路中所占比例大,山区高速公路设计的成功与否,桥梁部分的设计就显得十分重要。
因此,对山区高等级公路桥梁设计的研究具有重要的现实意义。
关键词:山区;路线;桥梁设计一、山区高速公路的桥梁设计1.山区高速公路大跨度桥梁的桥型选择在桥梁结构的选型上,应大力推广新材料、新工艺、新结构,坚持标准化、轻型化、装配化。
桥梁上部结构应优先采用预应力混凝土结构,适当发展钢结构。
互通式立交范围内和风景区范围内的桥梁宜采用连续梁、连续刚构、拱桥、斜拉桥等较为美观的桥型。
城镇附近的桥梁宜结合地形、环境选择美观、多样化的桥型。
桥梁设计应分析论证有关水文资料,精确计算设计流量和预留净空高度;桥梁上部宜采用建筑高度低、轻巧的结构。
桥梁设计要体现安全、实用、美观兼顾经济的要求。
靠近重要城市的大桥全桥和特大桥的主孔,要选择安全、实用、美观、结构新颖的桥型方案,还应考虑施工便捷、体现先进施工工艺的要求。
要根据城市的政治、历史、文化特征及发展要求进行景观设计。
主要结构型式和适用条件如下:1、简支板桥适用于宽浅河流及中小跨径桥梁,桥梁单跨跨径不得大于20m;2、简支梁桥适用于宽浅河流及中等跨径桥梁,桥梁单跨跨径不宜大于50m;3、连续梁桥适用于宽浅河流或分离式交叉,主跨跨径宜在40m以上。
4、拱桥山岭重丘区V形深沟且地质条件较好时,可以优先考虑采用钢管混凝土拱桥、刚架拱桥、箱型拱桥或桁架拱桥等;5、连续刚构适用于有通航要求的河流或深水河流,主跨跨径宜控制在80m以上;6、靠近大城市的桥梁宜设计成一桥一结构形式,一桥一景,重要位置的桥梁设计标准要高,可以设计成标志性建筑。
如多塔斜拉、矮塔斜拉、高塔悬索桥等。
大桥与环境的亲和关系体现为以桥梁为主体,同步进行桥区环境保护、建设、开发利用。
关于山区高速公路桥梁设计的探讨摘要:公路交通是影响山区经济发展的最大障碍,必须加快山区乡镇公路建设,提高山区产业劳动生产率,增加山区农民收入来繁荣山区经济。
本文主要结合江西地形特征分析山区高速公路桥梁设计与施工方法,并探讨了如何提高山区高速公路的质量。
关键词:山区高速公路;地形特征;桥梁设计;质量控制1江西地形特征:省境除北部较为平坦外,东西南部三面环山,中部丘陵起伏,全省成为一个整体向鄱阳湖倾斜而往北开口的巨大盆地。
江西地貌类型较为齐全,分布大致成不规则环状结构,常态地貌类型则以山地和丘陵为主。
其中山地 60101 平方公里(包括中山和低山),占全省总面积的 36%;丘陵 70117 平方公里(包括高丘和低丘),占42%; 岗地和平原 20022 平方公里,占 12%,水面16667平方公里,占10%。
除常态地貌类型外,还有岩溶、丹霞和冰川等特殊地貌类型。
2 桥梁上部结构设计2. 1一般设计原则山区高速公路桥梁常用标准化、装配化设计,其跨径有16 m ,20 m ,25 m ,30 m ,35 m ,40 m ,50 m ,横断面形式有空心板、t梁、小箱梁等。
对于跨径小于 35 m 的 ,尽可能使用小箱梁。
与空心板比较 ,箱梁具有跨越能力强 ,横向整体性好 ,行车舒适 ,后期养护费用少;与 t梁相比 ,其上部材料工程数量较小 ,工程造价低。
以上特点决定了小箱梁在 20 m~35 m 跨径范围内的应用优势。
对于 40 m ,50 m跨径 ,因 t型梁的吊装质量比小箱梁小 ,宜采用t 梁。
对于 50 m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 ,因此一般情况下不选用 50 m跨径 t梁。
t梁之间的横向连接有铰接和刚接两种形式 ,采用铰接时 ,铰只传递剪力 ,车辆荷载作用在铰接缝处时 ,弯矩主要由现浇桥面板来承受 ,这样现浇桥面板的厚度就必须加厚 ,否则,铰接缝处桥面板易出现通长的纵向裂缝。
山区高速公路路线选线及桥梁设计摘要:山区高速公路的构建与山区高速公路正常运行有着紧密的联系,为了能够提升山区交通的安全、便利性,需要根据实际情况对桥梁施工进行良好的设计。
通过对公路路线有效选线,保证公路的应用安全性,提升高速公路路线、桥梁的设计质量。
基于此,对山区高速公路路线选线及桥梁设计进行研究,以供参考。
关键词:山区;高速公路;路线选线;桥梁设计引言依托国家“一带一路”倡议,作为国家经济发展基础设施的重要组成,高速公路建设正在向中西部地区倾斜。
中西部地区山区分布广泛,地势高差大,地质条件差,施工条件艰苦。
施工便道由于其等级低,标准低,临时性的特征,往往成为设计过程中极易忽视的设计内容。
目前,尚未有明确的设计规范对施工便道设计进行规范,因此,施工便道的修建极为随意,施工人员车辆安全性保障不足,施工效率低下。
1山区公路路线设计与质量控制的重要意义首先,山区公路自身具有一定的复杂性,道路蜿蜒曲折,能够进行直接开发利用的条件不多,甚至部分路段处于悬崖峭壁上,这就需要工作人员在设计之初能够对其高度重视。
一旦设计环节缺乏良好的合理性,就很有可能导致出现难以预估的后果,也为周围生态环境埋下隐患。
对此,科学合理的开展山区公路路线的设计,是想要实现安全行驶,降低各种安全问题的前提与保障,将意外事故扼杀在摇篮中,也是为建设单位自身避免造成巨大的损失,获取良好的经济效益与社会效益。
其次,能够实现山路设计的科学性与合理性,也能为人们构建安全顺畅的行驶环境。
从山区公路的层面出发,当遇到较为恶劣的行车环境时,是难以进行有效避免的,这就导致在驾驶过程中,极可能造成驾驶员的安全出现意外,这也证明了实现科学合理地山区公路建设,成为了当下的重中之重。
相关建设单位在设计初期,也要能够全面对路段危险地区有进行充分的了解与处理,能够加强对其的管控区,最大程度的保护驾驶人员的生命财产安全问题。
最后,如果能够实现山区公路高质量、高水平的布设,在能够保证公路的建设质量基础上,还能够帮助相关建设单位有效的减少投入成本,并最大程度降低施工过程中可能会遇到的各种各样的导致不得不返工、重做的发生,且还能够有效的提高交通运输效率,减少各类安全事故的发生。
谈山区高速公路桥梁设计范本(常用版)Discussion on design model of highway bridge in mountainous area (commonly used version)汇报人:JinTai College谈山区高速公路桥梁设计范本(常用版)前言:调查报告是反映对某个问题、某个事件或某方面情况调查研究所获得的成果的文章。
调查报告是宣传唯物论和辩证法、坚持实事求是思想路线的有力武器,历来被无产阶级革命家所重视。
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主题词山区高速公路标准跨径横断面曲线半径桥墩桥台基础路基随着我国经济建设的发展,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,通过表1,就可以作出选择。
一孔上部构造主要材料指标表表1梁高跨径横断面形式桥宽(cm)工作面积(m2)混凝土(m3/m2)纲绞线(kg/m2)普通钢筋(kg/m2)数据来源90cm20空心板122400.54712.8484.49(赣粤高速)100cm20小箱梁122400.3809.08267.85(京珠北)120cm20t梁122400.3698.11285.24(三福线)从表1可以看出,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》(jtgd62—XX)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。
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—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。
第二,处理好上部构造(板或梁)与平面曲线半径的关系。
桥位处平面曲线半径对桥梁跨径的选择及平面布置影响较大,主要表现为两个方面,第一是内外弧差,第二是中矢高。
墩台径向布置时,由于曲率半径的影响,内外梁梁长不等,半径越小,内外梁梁长差越大。
解决此问题一般两种途径,一种是根据平面半径变化梁长,另一种是不变梁长通过加大帽梁,加大封锚端或加长现浇连续段处理。
第一种方法变化梁长,设计简单,帽梁尺寸较小、规格统一,但一个标段,如果有几座桥处于不同的曲线半径上时,预制梁长度种类就较多,频繁调整模板虽不算很难,但每片梁都需要编号,堆放预制梁需要很大场地,这对“地无百米平”的山区确实是难以解决的问题,因此一般不采用变梁长方案。
采用等梁长方案时,如果半径较大,内外梁梁长差不大,可以采用内弧长等于标准跨径布置,如果半径较小,可以采用半幅桥中线弧长等于标准跨径布置,这样连续段长度一端比标准长度增加,一端减小。
内外弧差的问题解决后,还有中矢高的问题,一般中矢高10cm以内,可以通过调整护墙内缘使之适应平面线形;半径较小,中矢高大于10cm时,由于护墙一般为50cm宽,护墙调整太大外观不美,护墙功能亦削减。
此时亦有两种解决办法,一种是预制梁外缘按实际曲线预制,另一种是预制t梁边梁时,将边梁多预制一段长度,让现浇桥面板和护墙来适应平面线形。
边梁按实际曲线预制时,边梁翼缘板由于两侧不等宽,刚度不等,施加预应力时可能出现侧向翘曲,且不同半径外边梁形状不一样,种类多施工较麻烦。
第二种办法虽然材料稍有浪费,美观性稍差,仍优于前一种。
5、桥梁下部构造设计5.1桥墩高度较矮的桥墩(h<40m)多采用柱式墩,y型薄壁墩,其中又以柱式墩最常用。
柱式墩分圆柱和方柱。
圆柱施工中外观质量易控制,且与桩基衔接方便,平原地区用的较多。
但从美观上来说,方柱有棱有角,与上构梁体协调,有一定的视线诱导性,较美观。
从受力上看,截面积相等的方柱和圆柱,方柱抗弯刚度大于圆柱,受力优于圆柱,当体系为连续刚构时,方柱可以方便地通过调整两个方向的尺寸来调整墩柱的刚度,从而达到调整墩柱受力的目的。
圆柱为各向同性,调整起来效果差一些。
方柱的缺点是墩柱与桩基之间需通过桩帽连接,增加了工程数量,并且山区桥梁地面横坡都较陡,增加柱帽构造还会增加挖方工程量,引起边坡不稳,设计中应根据地形、上构结构形式、墩高综合考虑选用方柱或是圆柱。
y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型,美观性较好,但施工稍显复杂。
墩高较矮时,其施工既复杂又不美观所以少采用。
当墩高较高时y型薄壁墩施工只需一套模板,只需搭一个支架,对于地面横坡较陡,搭支架困难,模板需求量大的山区桥梁,y型薄壁墩具有显著的优势。