談山區高速公路橋樑設計

摘要結合山區高速公路特點,介紹山區橋樑設計中跨徑選擇原則,墩、台、基礎和結構體系宜採用的形式以及橋樑和路基之間的關係。

主題詞山區高速公路標準跨徑橫斷面曲線半徑橋墩橋台基礎路基

隨著我國經濟建設的發展,特別是西部大開發戰略的實施,我國在山區修建的高速公路越來越多,山區高速公路地形地質複雜,構造物多,橋樑隧道總長占路線長度的比例大,有的山區高速公路,橋隧比例高達70%—80%。所以要設計成功一條山區高速公路,設計好其中的橋樑部分就顯得十分重要。

1、山區高速公路的主要特點

山區高速公路的主要特點是地形地質複雜。地形複雜,表現為地面高差大,變化頻繁,橫坡陡;地質複雜表現為岩溶、滑坡、不穩定斜坡、崩塌、陡崖、煤氣地層等不良地質。受此影響,路線布設時平縱橫三個方面都受到約束,一般就是平曲線多,平面半徑小,縱坡大,橋樑比例高,橫坡陡,半邊橋和高擋牆多。山區高速公路橋樑也相應具有上述特點,彎坡橋多,高墩大跨多,墩台形式多,設計中必須協調解決好橋樑各細部構造與地形地質之間的關係。

2、橋樑與路基的關係

2.1橋樑跨越方案與高填方路基方案的比較

山區高速公路橋樑很多不受水文控制而只受地形控制,因不宜採用路基方案而設定為高架橋,路橋設定界限問題,一直是難以把握的關鍵問題,也是影響公路造價的問題。路基規範強調,“路基中心填方高度超過20m時,宜和橋樑做方案比選。”,項目實際運作中,往往由於工期緊,或認為橋樑跨越方案安全省事,就直接考慮橋樑方案。實際上,對於地質情況較好,雖然填方中心高度為30m,但收斂較快的v型峽谷,且橋隧相連地段,為消化隧道廢方,考慮路基方案可能比橋樑方案更安全更經濟,因為這樣的地形架橋,場地侷促,難度大,橫縱坡陡,極易引發邊坡不穩;而對於寬而平緩地段,雖然填方高度只是20m左右,但如果需跨標段借方,且運距遠,填方基底還需花大量資金處理的路段,反而考慮橋樑方案可能更安全更經濟。所以筆者認為,山區高速公路路橋界限,不能一概而論,對於填土高度超過20m的路段,應根據地形、地質、前後構造物、前後路段的廢方量、工程造價等進行綜合比選後決定是否設定橋樑。不能圖快圖省事,直接考慮橋樑方案。

2.2半邊橋與擋牆的關係

山區高速公路地形橫坡陡峭,雖然可以通過設計為左右幅路基不一樣高的錯台路基來處理,但有時由於左右幅路基橫向交通要求,需要設定轉向車道,錯台式路基方案不易實現,這時就不可避免地會出現半邊橋。當最低一側填土高度15m左右時,應綜合地形、地質將加筋擋牆,錨桿擋牆、棄土方案與半邊橋做綜合比較後決定是否設定橋樑。

3、結構體系特性

為了保證行車舒適,結構耐久適用,山區高速公路標準跨徑大中橋一般均採用先簡支後結構連續或墩梁固結的連續一剛構混合體系。全剛構體系由於一座橋樑墩高相差較大,需通過調整橋墩的線剛度來改善橋墩受力,這樣一來,橋墩尺寸種類就比較多,美觀性降低,施工相對麻煩一些。全連續結構聯長不能太長,舒適性差,墩台水平位移較大,墩柱尺寸需設計的相對大一些,材料較費。根據地形,將中間墩高較高,剛度相差不大的相鄰幾個橋墩固結起來,利用其柔性適應橋墩所受的水平力,較矮的邊墩設定滑板支座或橡膠支座,形成連續梁。這樣的剛構一連續體系,高墩、矮墩的受力性能都得到了改善,且適應地形特點。