1、1浅谈中小跨径公路桥梁结构设计【摘要】本文笔者就结合自己多年来在公路桥梁结构设计方面的研究和实际工作经验，对于中小跨径公路桥梁的结构设计进行分析和探讨，希望对于该领域的研究具有一定的作用。 【关键字】中小跨径，公路桥梁，结构设计，分析探讨 中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号： 一前言 公路桥梁建设是我国进行公路建设的一个重要的组成部分，对于桥梁建设的质量要求是进行公路桥梁建设的关键。在公路桥梁工程的建设中，桥梁结构的设计是关键和核心，只有很好地把握公路桥梁结构设计的合理性和科学性，才能够保证施工的有序以及质量的提高。在公路桥梁结构设计中，中小跨径的公路桥梁结构设计具有其自身的特点，
2、因此，本文着重对中小跨径的公路桥梁结构设计进行简要分析。 二上部结构设计 1.结构选型 （一）装配结构 桥梁上部结构形式及跨径选取宜根据地形、地质、水文、桥墩高度，选取合适的桥梁方案进行比选。原则上采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构，推广采用公路桥梁通用图2007 年 12 月版。以装配式空心板、小箱梁、T 梁为主，为保证桥梁整体协调性，除特殊和复2杂桥梁外，一般桥梁跨径建议按下述范围选取： 墩高 H10 m 时，选用 1020 m 跨径； 墩高 10 mH15 m 时，选用 2025 m 跨径； 墩高 15 mH30 m 时，选用 2530 m 跨径； 墩高 30 mH60 m
3、时，选用 3040 m 跨径； 墩高 H80 m 时，考虑采用刚构。 原则上常规桥梁 L=610 m 采用钢筋混凝土空心板, L=1316 m 采用预应力混凝土空心板，L2035 m 采用装配式预应力混凝土小箱梁，L 3050 m 采用装配式预应力混凝土 T 梁，按传统的观念，跨径与墩高的关系按桥梁美学原则，一般应选择比值为 0.6181 之间，通过经济比较，往往也是经济的。但是对于地形起伏变化频繁，交通运输条件差，预制场地困难，大型起吊设备难以到位的地区尽量选用小跨径结构。 （二）现浇结构 对小半径、平面变宽度、横向大超高、立面大纵坡线形、平纵横要求适应性强、外观平顺、桥型美观的桥梁，如处于
4、枢纽、互通匝道和服务区段内桥梁，一般考虑设置为现浇连续梁桥。常用构造尺寸情况如下（以南通至洋口港区高速公路为例）： (a)原则上跨径小于 20 m 箱梁采用普通钢筋混凝土箱梁，20 m 及以上采用预应力混凝土箱梁。 (b)箱梁梁高取 1/181/20 箱梁跨径，但不得小于 1.4 m。20 m 跨h=1.4 m，25 m、30 m 跨 h=1.61.7 m，35 m 跨 h=1.9 m。悬臂端部厚16 cm，悬臂根部高 45 cm，顶板厚度 25 cm，底板厚度 22 cm。独柱墩底3板加厚到 24 cm。 (c)弯道（R250 m）上的箱梁必须视跨径长度、箱梁半径在箱室内设置 1 个或多个中
5、横隔板，中横隔板间距小于等于 12 m，横隔板宽度采用 50 cm。 (d)设双支座支撑时，端横梁视中跨大小取 80120 cm，中横梁视中跨大小取 100150 cm；独柱墩中横梁酌情增大，视中跨大小取130180 cm。 (e)原则上跨径 35 m 以上预应力箱梁等宽段腹板取 55 cm，边肋端部变化为 75 cm，如果为多室则中肋变化为 95 cm。跨径 35 m 以下预应力箱梁等宽段取 45 cm，边肋端部变化为 65 cm，多室中肋变化为 85 cm。变化段长度为 12 倍腹板宽度差。多室箱梁取中肋变化值。预应力混凝土箱梁腹板端部设计为变宽。 2.平面设计 平面设计的主要任务就是处理
6、好上部构造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。对于存在体系转换的简支变连续结构，当梁长变化在15 cm 范围内时，可采用调整现浇连续段长度的方式布梁，预制梁长保持不变；当梁长变化在50 cm 范围内时，各预制梁采用变梁长，现浇连续段长度保持不变。 根据江苏省高速公路标准化相关设计指南 ，中矢高 5 cm 以内，可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 5cm 时，4边梁须按实际曲线预制。但不同半径外边梁形状不一
7、样，种类多施工较麻烦。还有一种做法是预制边梁时，将边梁多预制一段长度，让现浇桥面板和防撞墙来适应平面线形。采用该方法材料稍有浪费，美观性稍差，但施工较方便。 三下部结构设计 1.桥墩 墩高 H30 m 时采用柱式墩，墩高 H40 m 时宜采用等截面实体薄壁墩，墩高 H50 m 时宜采用等截面空心薄壁墩横桥向墩宽 500 cm，墩厚取 250 cm，壁厚纵横向可分别取 80 cm 和 60 cm 设计，1/2 墩高处设水平隔板。墩高 50 mH70 m 时宜采用变截面空心薄壁墩横桥向墩宽500 cm，纵桥向墩顶宽取 250 cm，按 501 放坡，壁厚纵横向分别取 80 cm 和 60 cm 设
8、计，沿墩高每 20 m 左右间距设水平隔板。 2.系梁 （一）桥墩高度(含盖梁)超过 9 m 时，考虑在桩顶设置横系梁。地震基本烈度大于等于度的地区，墩高大于 7 m 桩顶设置横系梁。 （二）处于横向陡峭山坡上的桥墩，原则上采用高低墩形式，地系梁的位置处于两桩顶高差的 1/3 处，减少系梁开挖。 3.桥台 （一）柱式桥台 原则上应用于较平坦地势，填土高度 h5 m。 （二）肋板式桥台 原则上应用于较平坦地势，填土高度 h5 m。适用范围较广，但高5度不宜超过 11 m。 （三） 重力式 U 型桥台 原则上应用于地基条件较好的山区。根据墩台与基础规定，U 台适应的填土范围为 410 m。U 台一
9、个很大的好处就是可根据地形合理分台阶以适应横向、纵向陡坡地形，减小开挖。 （四）薄壁台 平原区填土高度 h6.5 m 的小桥，可采用薄壁台，软基段宜控制在6.0 m 以下。现运营的高速路中有些薄壁台出现开裂现象，设计时应特别引起注意。 四基础设计 一般情况当基础覆盖层小于 5 m 时可考虑设扩大基础，大于 5 m 时采用桩基础。基桩按弹性摩擦桩或嵌岩进行计算时，有效桩长不得小于5d（d 为桩径） ，有效桩长自最低冲刷线或桩侧土厚度不小于 2.5d 处起算。摩擦桩的长度在计算值的基础上适当延长 35 m。嵌岩桩嵌入基岩不小于 2d（d 为桩径） 。当桥梁下伏采深厚软土时，桩尖须穿透软土层，设计时
10、应考虑负摩阻力影响。当桥梁下伏采空区埋置较浅时桥梁桩基应穿透采空区，将桩尖嵌入采空区底板以下完整、稳定的微风化的岩层内。当桥梁下伏岩溶区且覆盖层较薄时，桩基应穿过不稳定的岩溶和多层溶洞，将桩尖嵌入完整、稳定的微风化岩层内（桩尖以下 5 m 内无溶洞，且周围无岩石破碎现象） 。 五结束语 中小跨径公路桥梁数量大，对交通的畅通具有十分重要的作用，因6此，我们在进行中小跨径公路桥梁的结构设计时，应该考虑其本身的具体特征，注意设计时应该注意的问题，确保中小跨径公路桥梁的结构设计能够达到相应的标准，从而为后续的桥梁施工、建设管理提供帮助，保证整个桥梁工程建设的质量。这不仅是一项建设工程，同时也是民生安全工程，因此必须注重结构设计的重要性。 参考文献： 1彭卫兵; 任爱珠; 徐峰 桥梁结构设计中的知识复用技术清华大学学报(自然科学版)2007-09-15 期刊 2杨伟军; 梁兴文; 张建仁; 何培勇 桥梁结构生命全过程的可靠性优化设计桥梁建设 2002-10-30 期刊
