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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。
山区高速公路高架桥设计的技术难点与重点摘要:随着山区高速公路兴建，跨越深沟谷的高墩高架桥不可避免地广泛应用于高速公路建设中，本文以某高速公路某路段高架桥设计为例，介绍了山区高速公路高架桥设计的原则，并对为克服桥位处路线平曲线半径较小、路线纵坡较大、地形、地质情况复杂等问题采取的相应措施进行了论述。
关键词:山区；高架桥；设计；措施0引言我国山区高速公路的主要特点是地形地质复杂，表现为地面高差大、冲沟发育、横坡陡直;地质复杂表现为岩溶、滑坡、小稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤矿采空区等小良地质。
受此影响，路线布设时平纵横三个方而都受到约束，一般就是平曲线多，平而半径小，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。
某高速某路段地处山岭重丘区，地形条件较复杂，大多数桥位处纵、横向坡度都非常大，同时地形和地质条件也较为复杂，这给高架桥的布设带来了一定的困难。
1工程概况本路段共设置高架桥15座，均为跨越沟谷、河流的高架桥，整段高架桥集大纵坡、小半径、高墩、长桥、大跨径于一体。
采用的上部结构有t形梁、空心板。
桥墩高度较高，用钢筋混凝土排架或单柱、双柱式钢筋混凝土桥墩。
桥梁采用多孔标准跨径为36.1m和50.6m的预制预应力混凝土简支t梁，桥梁总长均大于100m。
2高架桥上部结构布设2.1路线平曲线和竖曲线指标由于受到地形条件的限制，高架桥桥位处路线平曲线半径为640~850m，路线最大纵坡为5.4％，这给桥梁的平、纵面布置带来了一定的困难。
2.2高架桥的标准横断面某高速公路整体式路基宽度32m，路基横断面见图1。
标准跨径为36.1m的高架桥标准横断面见图2，每半幅桥面宽度为13.25m，由7片预制t梁组成，t梁高度为1.8m，桥面板厚度为22.5cm，桥面连续。
标准跨径为50.6m跨径的高架桥标准横断面见图3，每半幅桥面宽度为13.25m，由、5片预制t梁组成，t梁高度为2.7m，桥面板厚度为24.5cm，桥面连续。
浅析山区公路桥梁设计摘要：随着经济的快速发展，山区公路的建设得到了大力发展，山区地形复杂，公路中桥梁的线路长度占了很大比例。
因此，在山区公路桥梁设计的时候，必须要结合工程实际，做好对山区公路桥梁的相关设计。
关键词：山区公路；桥梁设计；设计原则山区地形复杂，地面的高差变化较大，地质情况复杂，不稳定斜坡、陡崖、滑坡、煤气地层等不良地质情况都存在。
受到外界条件的影响，公路路线布设的时候平纵横都受到了约束，平曲线较大，平面半径较小，桥梁比率高，挡土墙多。
山区公路桥梁也具有以下的特点，弯坡桥较多，墩台形式多，在设计的时候必须结合实际的地质情况，合理的解决桥梁设计的各个细节，才能设计出更加优秀的作品，确保工程质量。
一、山区公路桥梁设计原则1、环境保护原则在桥梁结构设计的时候，必须要把环境保护放在至关重要的地方，桥梁的修建位置，是否要砍伐大量的树木，是否要破坏农田，是否破坏某个地质构造等等，都需要综合考虑。
只有桥梁建设选择了合理的位置，避免需要大面积的山体开挖，破坏大面积的植被，而且采用了合理的施工方案，施工方案对环境的保护起着重要的作用，有效的保护环境，是桥梁结构设计的时候必须要考虑的问题。
2、建设成本最低原则建设成本最低原则是指在山区公路桥梁建设的时候，首先要确保工程质量，桥梁的使用安全的前提下，尽可能的降低工程成本。
降低桥梁造价的办法可以通过改变桥梁的设计结构，根据现场情况，实际可利用的材料等，选择合理的桥梁建筑材料等来降低造价，选择合理的桥梁结构形式，通过最佳的施工方案尽可能的降低工程成本。
3、修建桥梁必须满足国家的技术标准和规范桥梁的设计，必须满足国家强制性标准的要求，而且应该满足行业规范的要求，严格按照国家的技术标准和规范进行设计，对于新技术、新产品的运行，必须得到充分的论证后，能确保工程的安全，方可投入到工程实际中。
设计的时候采用国家强制性标准，是确保桥梁工程质量和使用寿命的关键。
二、桥梁与路基的关系山区公路桥梁的建设受到地质、水位等多方面的影响，有不少的地方得采用高架桥替代路基的方案。
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。
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。
对于超过50 m的连续梁 ,施工条件许可的情况下 ,大跨径连续梁尽可能采用现浇箱梁 ,能够容易地满足路线的平纵变化的要求 ,整体性能和抗震性能优越。
2. 2处理好桥梁上部设计中的两个关系
2. 2. 1 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 0. 618～1 比较经济 ,即 20 m跨径梁适应的墩高一般为 12 m～20 m ,40 m
跨径适应的墩高一般为 24 m～40 m。
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 20 m与 30 m或者 30 m与40 m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
下构造进行造价分析比较再做选择。
2. 2. 2 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:1)内外弧差;2)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。
解决此问题一般有两种途径:1)根据平面半径变化梁长;2)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。
对于中矢高问题 ,中矢高在 10 cm 以内时 ,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 10 cm 时 ,可采用预制梁外缘按实际曲线预制 ,或预制 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。
第二种办法虽然材料有浪费、美观性稍差 ,但仍优于前一种。
3桥梁下部结构设计
3. 1 矮墩设计
对于较矮的桥墩( h < 30 m) ,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。
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 ,受力也优于圆柱 ,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
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圆柱。
3. 2 高墩设计
对于桥墩一联中最高为 40 m(不含 40 m)时 ,30 m(含 30 m)以上桥墩做成等截面空心薄壁墩。
最高墩不小于 40 m 时 ,30 m(含30 m)以上桥墩为变截面空心薄壁墩 ,变截面薄壁空心墩顺桥向坡比为 45∶ 1。
当墩高不小于 50 m 以上时 ,应加大空心薄壁墩的断面尺寸。
桥墩的布置应该结合桥址范围内地形地貌的特点、地质状况及地面上的建筑物等综合考虑、优化选择。
有些河流河床主槽不明显 ,斜桥双柱或三柱中必有一两桥墩处于主槽中,严重阻水 ,局部冲刷增大。
这种情况下,可以考虑按独柱正桥布孔,以减少桥墩的阻水面积。
3. 3 桥台设计
山区高速公路桥梁桥台一般采用重力式 u 型台、肋板台、桩柱式台。
其中以重力式 u 型台最常用,根据《墩台与基础》规定,u 型台适应的填土范围为 4 m～10 m ,所以 u 型台的高度最好以10 m 控制。
桥台是路桥的衔接点,在桥梁总体设计时应认真考虑以下几个问题:
1)山区河谷横坡一般较陡峭,上部结构长一些或短一些对桥台高度影响很大。
设计时,宜尽可能使桥台高度小些,虽然桥长会长一些 ,但可以方便施工并减少工程质量隐患。
2)桥台位于山坡横向坡较陡峭处时,当采用 u 型桥台,横桥向
根据基础内外侧高差设置台阶,由于台阶式基础施工工序的需要,会造成高一级的基底处于低一级基础的级坑开挖面中,该部分基底土非原状土,设计时应采用换填碎石或片石混凝土处理 ,防止产生台身剪切破坏和竖向开裂。
4 加强桥梁设计中的安全性和耐久性：
4.1应重视结构的耐久性问题
桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化,从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。
在大跨桥梁领域,国内从 20世纪 80年代以来,修建了大量的斜拉桥;虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少,但已经有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索,既影响了使用又增大了经济损失。
4.2重视对疲劳损伤的研究
桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载,会在结构内产生循环变化的应力,不但会引起结构的振动,还会引起结构的累积疲劳损伤。
由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的,实际上存在许多微小的缺陷,在循环荷载作用下,这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤,并逐步在材料中形成宏观裂纹。
如果宏观裂纹不得到有效控制 ,极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。
早期疲劳损伤往往不易被检测到,但其带来的后果往往是灾难性的。
4.3充分重视桥梁的超载问题
汽车超载主要有三种情况:其一是早期修建的老桥超龄负载运营;其二是桥梁通行的车流量超过原设计;另一种是车辆违规超载。
前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加;后者是
车辆使用者违法超载营运 ,后两种超载现象在我国公路运输中较
为普遍。
桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。
超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧 ,甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。
另一方面,由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复 ,将使得桥
梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性
和耐久性。
结束语：
山区高速公路桥梁设计有很多区别于平原桥梁的地方，也更有
很多方面需要探讨，在山区公路设计时，一定要从实际出发，因地制宜的灵活采用各项技术指标。
由于山区地形复杂，道路建设中的设计和施工应根据山区具体的特点，考虑各种影响因素，使设计更加合理，施工更加顺利，保质保量完成建路任务。
参考文献:
[1] 许璐. 山区高速公路桥梁设计关键问题研究[d]长安大学, 2009 .
[2] 陈四德,李章喜. 山区高速公路桥梁设计探讨[j]中外公路, 2006, (01) .。
