公路桥梁桥型方案优选设计分析

公路桥梁桥型方案优选设计分析

摘要：笔者结合多年桥梁设计经验，以某桥梁工程为例，从桥孔布置、上部构造型式、下部构造型式、基础的选择几个方面对该桥梁的桥型进行了优选，在考虑桥梁技术和经济的情况下，最终确定了预应力混凝土连续箱形梁方案。可供相关专业技术人员参考。 关键词：桥梁工程、桥型方案、方案优选 1 工程基本情况

某大桥的桥位处于平原区蜿蜒型河段，其中左岸是河漫滩，已经建有人工的江堤，右岸则为高漫滩，河床坡降小，河床土质为低液限粘土、细砂、中砂。该处河段左岸修有围堤，经建国以来多年的治理，围堤已具备抵御100年一遇洪水的防洪能力。

桥位区属于吉黑褶皱系松辽中断陷凹陷，与东南隆起相临。桥址区地层主要为三层：第一层为第四系全新统的冲积层，以粉细砂、中砂为主，厚度20～22m，第二层为上第三系的半成岩内陆湖盆相沉积层，以粉质粘土层及砂层呈互层状产出，厚度25～30m，第三层为白垩系泥岩，埋深46～m，全风化层3～10m厚，其下为弱风化泥岩。 主要技术指标：

1)荷载标准：汽车—超20级，挂车—120。 2)设计洪水频率：特大桥为1/300。

3)桥面宽度：特大桥采用上、下行分离式断面，单幅桥面宽度为12.70m(0.50＋净-11.75＋0.45)。

4)桥面采用单向横坡2%。

5)护栏防撞等级：特大桥行车道内侧护栏防撞等级为sm级，外侧护栏防撞等级为pl3级。 2 桥型方案总体设计原则

桥型方案的研究是桥梁设计最为关键的环节。桥型方案研究不仅仅是对桥梁方案本身的研究，事实上应首先考虑桥梁总体设计，即桥位处所在区域政治、经济、文化及历史背景，桥位处的自然、人文、景观、地形、地貌、地质、水文、气象条件等因素，提出可供比选的桥型方案。

桥型方案的选择在满足使用功能和经济适用的前提下，力求技术先进，结构新颖，行车舒适安全，同时考虑泄洪、通航、地质、地震条件以及城市交通发展的要求，富有时代气息，考虑和地形、地貌和周围环境景观的协调配合，充分体现现代化桥梁建设新水平。

通过对各比选方案就桥长、跨径组合、结构体系、施工工艺、工程造价、桥梁美学等方面进行综合技术经济分析比较，提出桥型推荐方案。

结合该大桥工程实际，桥型方案构思原则如下：

1）该大桥在满足使用要求的前提下，结构形式的确定以符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求。标准化、系列化、因地制宜、方便施工和养护为原则，注重环保设计，并考虑美观，使其富有时代气息。

2）桥孔划分考虑因素，一般为桥位处地形、地质、水文以及通航要求等，诸如地质条件、水面宽度、水深、流速、河床断面变化及堤防、通航净空等。充分考虑桥孔的合理配置，尽量达到结构受力和理、造型美观。

3）尽量使桥梁上、下部结构工程造价总和最小，全寿命造价最小。

3 方案比较 3.1 方案提出

该大桥为该段的控制性工程，在桥型方案选择上，根据地质、地震、通航、水文等要求，对主桥提出了5个方案桥梁结构型式进行比较。

第一方案：装配式预应力混凝土简支转连续t梁，桥孔布置33×40+（12×50）+6×40，桥长2160m。

第二方案：100m变截面预应力混凝土连续箱梁，桥孔布置32×40+（65+5×100+65）+6×40，桥长2150m。

第三方案：368m双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥孔布置30×40+（39.4+160+368+160+39.4）+4×40，桥长2126.8m。 第四方案：107m中承式钢管混凝土拱，桥孔布置34×40+（36.5+5×107+36.5）+4×40，桥长2128m。

第五方案：8m连续钢箱梁悬索桥，桥孔布置26×40+（230+8+230），桥长2128m。引桥采用跨径40m装配式预应力混凝土简支转连续t梁，联孔长度为4孔一联和5孔一联，简支t梁

现场预制，在桥上现浇连续段接头，完成体系转换，形成连续结构。 结构型式详见表1。 表1 结构型式

项目 第一方案 第二方案 第三方案 第四方案 第五方案 平桥上部结构型式 装配式预应力棍凝土简支转连续t梁 预应力混凝土连续箱形梁 双塔双索而预应力混凝土斜拉桥 中承式钢管混凝土拱 三跨连续钢箱梁悬索桥

上部 主桥桥孔布置(孔×m) 12×50 65+5×100+65 160+368+160 36.5+5×107 +36.5 230+8+230

雅达虹岸引桥(m) 33×40 32×40 30×40+39.4 34×40 25×40

炼油厂岸引桥(m) 6×40 6×40 39.4+4×40 4×40 下部 主桥主墩结构型式 圆柱式墩 矩形墩倒 y形塔 重力式墩 h形塔

主桥边墩结构型式 矩形柱式墩 圆柱式墩 矩形柱式墩 圆柱式墩

引桥桥墩结构型式 圆柱式墩 引桥桥台结构型式肋 板式桥台

基础 主桥主墩结构型式 钻孔灌注桩基础 沉井基础 其它墩台结构型式钻 孔灌注桩基础 3.2 方案必选

各方案从结构受力、施工养护难易程度、使用舒适性、桥梁美观等方面进行如下的比较。

第一方案：该种结构形式采用较普遍，主梁集中预制，双导梁安装，在桥上完成体系转换，形成连续结构，施工工艺简单，施工工期短，造价低，可以满足使用功能和通航要求，但桥型单调、呆板，孔径小，桥墩多，由于航道在桥位处为弯道，通航条件差。 第二方案：造型简洁、线条明快，结构刚度较大，对固接墩下部的抗震性能要求高，为了满足桥梁的抗震要求，主桥需采用两个固接桥墩，由于桥墩高度不高，因此由于温度变形对主梁及桥墩受力均不利，中孔合拢前需对两侧主梁进行顶压，以降低收缩、徐变、降温与升温的不对称程度。主梁截面采用分离式单箱单室断面，三向预应力结构，主梁采用悬臂浇筑方法施工，设计及施工技术成熟，造价略高。

第三方案：该方案跨径大、主塔高，造型宏伟美观，景观效果好，技术先进，体现时代精神和现代气息，结构采用全飘浮体系，抗震性能大大提高。主塔采用倒y型或a型，拉索为空间双索面，主梁采用双主肋断面，主塔采用爬模施工，主梁采用悬臂浇筑施工，设计、施工及控制复杂、要求高，造价高。

第四方案：该方案桥型新颖，主桥主梁高度小，与桥高配合协调，但结构抗震性能较差，设计及施工工艺复杂，且引道路基需加宽；桥位处地质情况差，沉井基础工程量大，使该方案造价较高。 第五方案：该方案跨径较大，造型宏伟，技术先进，主梁采用

混凝土主梁，自重较重，造价较高，主桥锚碇采用重力式锚，施工复杂，该方案造价最高。

通过论证可以看出：第三方案双塔双索面斜拉桥、第四方案中承式钢管拱、第五方案三跨悬索桥均较美观，但造价较高，施工困难，桥面以下的高度较矮，较难发挥这几种桥的立面美观的特点。第一方案结构简单，但下部多，总造价虽较低，但对通航不利。综合考虑各方面因素，采用第二方案体系较合理，主桥为预应力混凝土半刚构-连续箱形梁，引桥为装配式预应力混凝土简支转连续t梁。 4 结束语

桥型方案设计本身就是一项复杂和灵活的工作，特别是对于一些桥位比较复杂的桥梁，具有曲线、大超高、大纵坡、高墩和长桥等特征的桥型方案设计，还处于摸索阶段，有很多新的问题需要进一步的探讨和研究。随着社会经济和公路事业的日益发展，大力发展高速公路将成为必然，因而高速公路桥型方案设计必将日趋成熟。

参考文献：

[1] 栗恒斌，董炜.兰州小西湖黄河大桥工程总体设计[j].公路交通技术，2002(4)，23-25.

[2] .桥梁设计若干问题问题的探讨[j].黑龙江交通科技，2006(4)，45-48.

[3] 项海帆．高等桥梁结构理论[m]．北京：人民交通出版