公路大中橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)總結(jié)

1 在中橋梁總體設(shè)計(jì)原則　

（1）大中橋梁位均應(yīng)符合路線總體走向，路橋綜合考慮。

（2）橋們盡量選擇在河段順直、河道較窄的位置，以減短橋梁的長(zhǎng)度。

（3）橋孔布設(shè)除滿足設(shè)計(jì)流量，水位要求外，一般要不壓縮河訂，對(duì)有防洪、搶險(xiǎn)和通行要求的河堤，要留有人、車(chē)通道。對(duì)于游蕩性的河首，橋孔布設(shè)留有余地，并結(jié)合河道情況設(shè)置必要的導(dǎo)游工程，以保證橋梁的安全和洪水安全渲泄。

2 大中橋梁設(shè)置原則

（1）在跨越深溝時(shí)，根據(jù)溝底縱坡，填土高度及工程地質(zhì)等因素進(jìn)行分析，填土高速大于25cm時(shí)，考慮采用橋梁跨越。

（2）為避免水毀橋梁，橋孔布設(shè)原則上不壓縮河槽。對(duì)于山前擴(kuò)散及變遷笴段，橋梁長(zhǎng)度應(yīng)考慮河槽擺動(dòng)的因素，為確保水流及漂浮物順利通過(guò)橋孔，大橋跨徑不宜小于20cm。

（3）在地形復(fù)雜，山坡陡峻處的山谷橋梁，布孔時(shí)應(yīng)根據(jù)橋址縱、橫斷面布設(shè)。為避免錐坡落空或墩臺(tái)基礎(chǔ)懸空，橋臺(tái)高度不宜過(guò)高。

（4）平原區(qū)橋梁孔徑布設(shè)以水文計(jì)算成果為依據(jù)，并結(jié)合河道的地形、地貌及橋下被交路等情況予以確定。

（5）當(dāng)橋當(dāng)有高路堤，占有農(nóng)田較多，且需大量借方或遠(yuǎn)運(yùn)填料時(shí)，可適當(dāng)處長(zhǎng)橋孔，并采用建筑高度較低的結(jié)構(gòu)類型。

3 大中橋梁結(jié)構(gòu)類型的選擇

3.1 橋梁選型原則　

橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇應(yīng)遵循“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則，結(jié)合橋位處的地形、地質(zhì)、施工條件等因素，以技術(shù)先進(jìn)、節(jié)約投資、施工方便可行、方案合理、行車(chē)舒適為原則，具體如下：

（1） 為保證橋面平整，行車(chē)舒適，上部結(jié)構(gòu)宜采用連續(xù)結(jié)構(gòu)或橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)。

（2） 受填土高度控制時(shí)，為降低路基填土高度，上部結(jié)構(gòu)宜采用建筑高度較小的結(jié)構(gòu)類型。

（3）為縮短工期、降低造價(jià)、便于技術(shù)質(zhì)量管理，一般大、中橋盡量采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)型式。山區(qū)橋梁主要采用中等跨徑的T型橋梁，平微區(qū)推薦采用連續(xù)箱梁。

（4） 當(dāng)跨越深谷，墩高大于20m時(shí)，上部結(jié)構(gòu)宜采用較大跨徑的連續(xù)梁和連續(xù)則構(gòu)橋梁型式，以降低工程造價(jià)。

（5） 山嶺重丘區(qū)的橋梁，由于地面坡度較大，為減少基礎(chǔ)工程量，避免深挖基坑帶來(lái)的地質(zhì)病害，基礎(chǔ)型式宣采用樁基礎(chǔ)。

（6）橋梁基礎(chǔ)型式根據(jù)地質(zhì)情況及地面坡度的不同，分另采用樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)，墩身型式根據(jù)墩高的不同，分別采用柱式墩和薄壁空心墩。

（7）中橋上部結(jié)構(gòu)型式一般采用跨徑20cm或跨徑16cm的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板反跨徑10cm、13cm的鋼筋混凝土空心板，上部結(jié)構(gòu)采用橋面連續(xù)。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)選型

（1） 上部結(jié)構(gòu)類型及跨徑選擇

為方便施工、保證施工質(zhì)量、縮短施工周期，確保工程安全，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)型式全線進(jìn)行了統(tǒng)籌考慮，盡量采用便于機(jī)械化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的中等跨徑預(yù)制安裝構(gòu)件。

位于山區(qū)的橋梁，當(dāng)橋墩較高時(shí)，因下部結(jié)構(gòu)造價(jià)占全橋總造價(jià)的比重增大，選用較大跨徑較為合理。一般地，對(duì)山區(qū)特大、大型橋梁，上部結(jié)構(gòu)根據(jù)墩身高度宜采用25m～40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，25m～50 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，16m～20 m的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心析等橋型方案。

對(duì)橋墩較低的橋梁，方案設(shè)計(jì)時(shí)亦可考慮預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁方案，但T梁方案存在以下缺點(diǎn)：

①建筑高度大，在要求橋下凈高相同的情況下，橋頭路基土高度基本上由橋梁高度控制，采用T梁勢(shì)必增大路堤填土高度。

②工程造價(jià)稍高，經(jīng)造價(jià)分析，在24.5 m寬的路段，50 mT梁、40 mT梁、30 mT梁、30 m箱梁、25 mT梁、25 m箱梁、20 m空心板、16m空心板上部構(gòu)造平均每延米建安費(fèi)依次為40797元、36488元、32360元、29412元、30487元、27715元、27713元、26266元。

根據(jù)近幾年國(guó)內(nèi)特別是江蘇、廣東、山西等地的使用經(jīng)驗(yàn)，矮箱梁比T梁施工工期短，后期養(yǎng)護(hù)量小，外形美觀，造價(jià)便宜（便宜約10%）等特點(diǎn)，因此，大中橋梁上部結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

（2） 基礎(chǔ)類型選擇

山區(qū)大中橋梁基礎(chǔ)型式的選擇，若僅從承載力角度出發(fā)，可采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，山區(qū)地面坡度較大，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)不僅開(kāi)挖基坑工程量大，對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)重，而且開(kāi)后環(huán)形較高的臨空面難以防護(hù)，可能造成山體失穩(wěn)或其它病害。與樁基礎(chǔ)相比，擴(kuò)大基礎(chǔ)不僅工程造價(jià)上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，而且存在工程病害等難以處理的不利因素。故山區(qū)大中橋基礎(chǔ)宜采用樁基礎(chǔ)。

4 大中橋梁設(shè)計(jì)方法

4.1 橋型方案設(shè)計(jì)方法

（1）跨越?jīng)_溝、峽谷時(shí)橋梁長(zhǎng)度在布孔時(shí)宜適當(dāng)加長(zhǎng)，橋臺(tái)深入挖方段不少于3m，迎水面采用30m厚7.5號(hào)漿砌片石鋪砌至溝底，橫橋向每側(cè)鋪砌15m。

（2）當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好，溝形狹窄，平曲線半徑R≥1800m，且弓玄差在20cm以下者，橋型方案首選纜索吊裝箱形鋼筋混凝土拱，平曲線由拱上建筑形成，橋臺(tái)采用石砌重力式橋臺(tái)或框架式組合橋臺(tái)。

（3） 當(dāng)橋梁位于較小平曲線半徑時(shí)，橋型方案確定應(yīng)考慮以下因素：

①平曲線半徑R≤500m時(shí)，上部結(jié)構(gòu)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板或部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁或鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。

②當(dāng)單孔跨徑拱弦差小于15cm，梁端張口小于50cm時(shí)，且

A　墩高H＜15m時(shí)，距徑選用16～25m，上部結(jié)構(gòu)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板或部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁。

B　墩高15m＜H≤25m時(shí)，跨徑選用25～30m，上部結(jié)構(gòu)宜采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。

C　墩高25m＜H≤40m時(shí)，跨徑選用30～40m，上部結(jié)構(gòu)宜采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。

D　墩高H＞40m時(shí)，跨徑選用40～50m，上部結(jié)構(gòu)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁。

E　墩高H＞15m時(shí)，上部結(jié)構(gòu)可以考慮預(yù)應(yīng)和混凝土連續(xù)或預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。

4.2　橋梁上部結(jié)構(gòu)布設(shè)方法

4.2.1 現(xiàn)澆箱梁的布設(shè)方法

（1）鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，孔徑組合一般采用（16＋n×20＋16）m，橋墩采用獨(dú)柱或雙柱式墩，樁基礎(chǔ)。

（2）當(dāng)平曲線半徑較小，拱弦向距離大于15cm時(shí)，須考慮橋墩向外側(cè)移。

4.2.2 預(yù)制空心板梁的布設(shè)方法

（1） 當(dāng)內(nèi)外側(cè)梁長(zhǎng)之差小于等于標(biāo)準(zhǔn)跨徑的2%時(shí)，橋梁布設(shè)以路線中心線為準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)跨徑設(shè)置，優(yōu)先考慮等角度布設(shè)。

（2） 當(dāng)內(nèi)外側(cè)梁長(zhǎng)之差大于標(biāo)準(zhǔn)跨徑的2%時(shí)，橋梁布設(shè)以左右半幅橋梁中心線為準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)跨徑設(shè)置，考慮采用平行布設(shè)。

4.2.3 預(yù)制組合箱梁或T梁的布設(shè)方法

（1） 橋墩盡量按等角度布設(shè)。

（2） 墩頂橫梁內(nèi)側(cè)尺寸不應(yīng)小于通用圖尺寸，外側(cè)尺寸　不應(yīng)大于內(nèi)側(cè)尺寸的兩倍。

（3）對(duì)于等長(zhǎng)預(yù)制梁，當(dāng)滿足不了第2條時(shí)，左右半幅橋應(yīng)錯(cuò)墩布置。當(dāng)錯(cuò)墩布置仍滿足不了要求時(shí)，預(yù)制梁采用不同的長(zhǎng)度。

4.3 橋梁下部結(jié)構(gòu)布設(shè)方法

4.3.1 橋墩設(shè)計(jì)方法

（1） 墩高H＞30m時(shí)，宜采用薄壁空心墩，截面縱向尺寸為（跨徑/20＋0.5）m

（2） 墩高H≤30m時(shí)，宜采用單排樁柱式墩，具體尺寸見(jiàn)表2-1。

表2-1　單排樁柱式墩尺寸表

跨徑（m） 樁柱徑（cm） H≤5 5＜H≤10 10＜H≤15 15＜H≤20 20＜H≤25 25＜H≤30

20 柱徑（cm） 110 120 130 150 160 180

樁徑（cm） 120 140 150 170 180 200

25 柱徑（cm） 120 130 140 160 170 200

樁徑（cm） 140 150 160 180 200 220

30 柱徑（cm） 130 140 150 170 180 210

樁徑（cm） 150 160 180 200 220 230

35 柱徑（cm） 140 150 160 180 190 220

樁徑（cm） 160 170 190 210 230 250

40 柱徑（cm） 150 160 170 190 200 230

樁徑（cm） 170 190 210 230 250 260

45 柱徑（cm） 160 170 180 200 210 240

樁徑（cm） 190 200 220 240 260 280

50 柱徑（cm） 170 180 190 210 220 250

樁徑（cm） 200 220 240 260 280 300

（3） 當(dāng)基礎(chǔ)覆蓋層厚度于5米時(shí)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)；否則，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

（4） 一座橋梁橋墩盡量采用一種形式，墩柱斷面以最大墩高之截面為準(zhǔn)。

（5） 跨徑20米預(yù)應(yīng)力混凝土空心板與跨徑25米部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁可采用同一標(biāo)準(zhǔn)下部尺寸。

（6） 板梁式橋單排樁雙樁雙樁式墩立柱之間距L可用下式估算：

L＝K.B/cosΦ

B－橋?qū)挘╩）, Φ－斜度（度）

K－立柱間距系數(shù)，板橋K＝0.55～0.65；T型或I型梁橋K＝0.53～0.57；箱型梁橋長(zhǎng)K＝0.50～0.55；橋墩立柱間距、采用方案及適用條件詳見(jiàn)表2-2。

表2-2　　橋墩立柱間距、采用方案及適用條件

立柱間距L（m） 適用條件 采用方案

基礎(chǔ)型式 墩高（m） 蓋梁 柱數(shù)

L≤8 樁基礎(chǔ)、擴(kuò)大基礎(chǔ) 不限 鋼筋混凝土 2

L8 擴(kuò)大基礎(chǔ) ≤10 鋼筋混凝土 2

8L≤10 樁基礎(chǔ) 不限 鋼筋混凝土 2

L10 樁基礎(chǔ) 10 鋼筋混凝土 2

10L ≤15 樁基礎(chǔ) 不限 預(yù)應(yīng)力混凝土 2

L15 樁基礎(chǔ) 不限 預(yù)應(yīng)力混凝土 2

（7） 橋墩承臺(tái)系梁設(shè)計(jì)方法如下：

① 可能受船舶、大冰圬等墥擊的橋墩，若無(wú)其它防撞設(shè)施，樁頂應(yīng)設(shè)承臺(tái)。

② 地震基本烈度≥8度的地區(qū)，墩高大于7m時(shí)，樁頂應(yīng)設(shè)系梁。

③ 墩高超過(guò)20m時(shí)，樁頂應(yīng)設(shè)系梁。

4.3.2 橋臺(tái)設(shè)計(jì)方法

?。?）臺(tái)高H＜5m且側(cè)向及臺(tái)前可設(shè)錐坡時(shí)，宜選用柱式橋臺(tái)；臺(tái)高H≥5m且側(cè)向及臺(tái)前可設(shè)錐坡時(shí)，宜選用肋式橋臺(tái)；臺(tái)高H≥5m且側(cè)向可設(shè)錐坡時(shí)，宜選用“U”型橋臺(tái)。一般地，臺(tái)高H控制在8m以內(nèi)最為經(jīng)濟(jì)。

（2） 式橋臺(tái)承臺(tái)不宜埋置太深，其底面以埋入地下1m為宜，以改善樁基受力，降低工程造價(jià)。

（3） 為降低工程造價(jià)，肋式橋臺(tái)肋數(shù)不宜多于橋墩柱數(shù)，橋臺(tái)承臺(tái)上不宜設(shè)置擋墻。

4.3.3 其它

（1） 伸縮縫估算方法：D＝（Δt×L×10-5×103＋20）mm；D－伸縮量（mm）;

Δt－極端最高氣溫與極端低氣溫的差值（度）；L－聯(lián)變形長(zhǎng)度（m）。

（2） 預(yù)制梁長(zhǎng)的預(yù)留值不應(yīng)作為伸縮縫預(yù)留寬度的一部分。

（3） 山嶺重丘區(qū)高等級(jí)公路構(gòu)造物（大中小橋、涵洞、通道等）的設(shè)置就少于2.5個(gè)/km。

（4）墩、臺(tái)蓋梁計(jì)算未考慮墩、臺(tái)身和蓋梁的固結(jié)作用。對(duì)于雙柱墩、臺(tái)近似簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)計(jì)算，對(duì)于三柱數(shù)、臺(tái)近似簡(jiǎn)化按連接結(jié)構(gòu)計(jì)算。

（5）基樁按彈性磨擦樁或嵌巖進(jìn)行計(jì)算時(shí)，有效樁長(zhǎng)不得小于5d（d為樁徑），有效樁長(zhǎng)自最低沖刷線或樁側(cè)土厚度不小于2.5d處起算。

（6） 橋面橫坡以墩、臺(tái)身高度的變化予以調(diào)整，支座墊石厚度為定值。

（7）為了在橋臺(tái)耳墻內(nèi)護(hù)欄受撞后不致影響耳墻安全，耳墻相外移了25cm或30cm，為此，橋頭路基兩側(cè)均應(yīng)加寬50cm或60cm，從錐坡頂點(diǎn)起10m過(guò)渡到正常寬度。

結(jié)束語(yǔ)　一般地講，平原區(qū)、城鎮(zhèn)人口密集區(qū)、旅游專線、立交區(qū)的橋梁在選型時(shí)應(yīng)注重其經(jīng)濟(jì)性、美觀性和安全性；山嶺重丘區(qū)的橋梁在選型時(shí)應(yīng)注重其經(jīng)濟(jì)性、施工難易程度和安全性。但是，隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)不斷提高。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)工程師而言，追求合理、美觀、經(jīng)濟(jì)、安全的橋型方案是永無(wú)止境的.