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公路大中桥梁设计技术总结
前 言：由于大中桥梁在高等级公路，特别是山区高等级公路整个工程造价中占用资金的比例相当大，且施工周期长，施工工艺要求较高，因此，大中桥梁往往成为公路工程控制工期和造价的关键工程。好的桥梁设计不仅可心节省工程投资，而且可以成为整个公路工程的一道道亮丽风景。为此，大和推广新技术、新材料、新工艺是桥梁工程师永远的主题。
笔者从事大中桥梁设计已十二年有余，有幸新历了石太一级公路、京深高速公路、乌鲁木齐市河滩路、运三高速公路、新原高速公路、府占一级公路、杭昱高速公路等多条高等维公路的初测初步设计、定测施工图设计，感悟颇深，对高等级公路大中桥梁设计有了一点浅显的认识，愿与同行们商榷。
关键词：桥梁；设计；技术；总结在中桥梁总体设计原则
（1）大中桥梁位均应符合路线总体走向，路桥综合考虑。
（2）桥们尽量选择在河段顺直、河道较窄的位置，以减短桥梁的长度。
（3）桥孔布设除满足设计流量，水位要求外，一般要不压缩河订，对有防洪、抢险和通行要求的河堤，要留有人、车通道。对于游荡性的河首，桥孔布设留有余地，并结合河道情况设置必要的导游工程，以保证桥梁的安全和洪水安全渲泄。大中桥梁设置原则
（1）在跨越深沟时，根据沟底纵坡，填土高度及工程地质等因素进行分析，填土高速大于25cm时，考虑采用桥梁跨越。
（2）为避免水毁桥梁，桥孔布设原则上不压缩河槽。对于山前扩散及变迁笴段，桥梁长度应考虑河槽摆动的因素，为确保水流及漂浮物顺利通过桥孔，大桥跨径不宜小于20cm。
（3）在地形复杂，山坡陡峻处的山谷桥梁，布孔时应根据桥址纵、横断面布设。为避免锥坡落空或墩台基础悬空，桥台高度不宜过高。
（4）平原区桥梁孔径布设以水文计算成果为依据，并结合河道的地形、地貌及桥下被交路等情况予以确定。
（5）当桥当有高路堤，占有农田较多，且需大量借方或远运填料时，可适当处长桥孔，并采用建筑高度较低的结构类型。大中桥梁结构类型的选择
3.1 桥梁选型原则
桥梁结构型式的选择应遵循“安全、适用、经济、美观”的原则，结合桥位处的地形、地质、施工条件等因素，以技术先进、节约投资、施工方便可行、方案合理、行车舒适为原则，具体如下：
（1）为保证桥面平整，行车舒适，上部结构宜采用连续结构或桥面连续结构。
（2）受填土高度控制时，为降低路基填土高度，上部结构宜采用建筑高度较小的结构类型。
（3）为缩短工期、降低造价、便于技术质量管理，一般大、中桥尽量采用统一的结构型式。山区桥梁主要采用中等跨径的T型桥梁，平微区推荐采用连续箱梁。
（4）当跨越深谷，墩高大于20m时，上部结构宜采用较大跨径的连续梁和连续则构桥梁型式，以降低工程造价。
（5）山岭重丘区的桥梁，由于地面坡度较大，为减少基础工程量，避免深挖基坑带来的地质病害，基础型式宣采用桩基础。
（6）桥梁基础型式根据地质情况及地面坡度的不同，分另采用桩基础和扩大基础，墩身型式根据墩高的不同，分别采用柱式墩和薄壁空心墩。
（7）中桥上部结构型式一般采用跨径20cm或跨径16cm的预应力混凝土空心板反跨径10cm、13cm的钢筋混凝土空心板，上部结构采用桥面连续。
3.2 桥梁结构选型
（1）上部结构类型及跨径选择
为方便施工、保证施工质量、缩短施工周期，确保工程安全，对于桥梁结构型式全线进行了统筹考虑，尽量采用便于机械化、工厂化、标准化生产的中等跨径预制安装构件。
位于山区的桥梁，当桥墩较高时，因下部结构造价占全桥总造价的比重增大，选用较大跨径较为合理。一般地，对山区特大、大型桥梁，上部结构根据墩身高度宜采用25m～40 m装配式预应力混凝土连续箱梁，25m～50 m装配式预应力混凝土连续T梁，16m～20 m的先张法预应力混凝土空心析等桥型方案。对桥墩较低的桥梁，方案设计时亦可考虑预应力混凝土T型梁方案，但T梁方案存在以下缺点：
①建筑高度大，在要求桥下净高相同的情况下，桥头路基土高度基本上由桥梁高度控制，采用T梁势必增大路堤填土高度。
②工程造价稍高，经造价分析，在24.5 m宽的路段，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空心板上部构造平均每延米建安费依次为40797元、36488元、32360元、29412元、30487元、27715元、27713元、26266元。
根据近几年国内特别是江苏、广东、山西等地的使用经验，矮箱梁比T梁施工工期短，后期养护量小，外形美观，造价便宜（便宜约10%）等特点，因此，大中桥梁上部结构一般采用预应力混凝土连续箱梁。
（2）基础类型选择
山区大中桥梁基础型式的选择，若仅从承载力角度出发，可采用扩大基础，山区地面坡度较大，采用扩大基础不仅开挖基坑工程量大，对环境破坏严重，而且开后环形较高的临空面难以防护，可能造成山体失稳或其它病害。与桩基础相比，扩大基础不仅工程造价上没有优势，而且存在工程病害等难以处理的不利因素。故山区大中桥基础宜采用桩基础。大中桥梁设计方法
4.1 桥型方案设计方法
（1）跨越冲沟、峽谷时桥梁长度在布孔时宜适当加长，桥台深入挖方段不少于3m，迎水面采用30m厚
7.5号浆砌片石铺砌至沟底，横桥向每侧铺砌15m。
（2）当地质条件好，沟形狭窄，平曲线半径R≥1800m，且弓玄差在20cm以下者，桥型方案首选缆索吊装箱形钢筋混凝土拱，平曲线由拱上建筑形成，桥台采用石砌重力式桥台或框架式组合桥台。
（3）当桥梁位于较小平曲线半径时，桥型方案确定应考虑以下因素：
①平曲线半径R≤500m时，上部结构宜采用预应力混凝土空心板或部分预应力混凝土组合箱梁或钢筋混凝土现浇连续箱梁。
②当单孔跨径拱弦差小于15cm，梁端张口小于50cm时，且
A 墩高H＜15m时，距径选用16～25m，上部结构宜采用预应力混凝土空心板或部分预应力混凝土组合箱梁。
B 墩高15m＜H≤25m时，跨径选用25～30m，上部结构宜采用部分预应力混凝土组合箱梁或预应力混凝土连续T梁。
C 墩高25m＜H≤40m时，跨径选用30～40m，上部结构宜采用部分预应力混凝土组合箱梁或预应力混凝土连续T梁。
D 墩高H＞40m时，跨径选用40～50m，上部结构宜采用预应力混凝土连续T梁。
E 墩高H＞15m时，上部结构可以考虑预应和混凝土连续或预应力混凝土连续刚构。
4.2 桥梁上部结构布设方法
4.2.1 现浇箱梁的布设方法
（1）钢筋混凝土现浇连续箱梁，孔径组合一般采用（16＋n×20＋16）m，桥墩采用独柱或双柱式墩，桩基础。
（2）当平曲线半径较小，拱弦向距离大于15cm时，须考虑桥墩向外侧移。
4.2.2 预制空心板梁的布设方法
（1）当内外侧梁长之差小于等于标准跨径的2%时，桥梁布设以路线中心线为准，按标准跨径设置，优先考虑等角度布设。
（2）当内外侧梁长之差大于标准跨径的2%时，桥梁布设以左右半幅桥梁中心线为准，按标准跨径设置，考虑采用平行布设。
4.2.3 预制组合箱梁或T梁的布设方法
（1）桥墩尽量按等角度布设。
（2）墩顶横梁内侧尺寸不应小于通用图尺寸，外侧尺寸 不应大于内侧尺寸的两倍。
（3）对于等长预制梁，当满足不了第2条时，左右半幅桥应错墩布置。当错墩布置仍满足不了要求时，预制梁采用不同的长度。
4.3 桥梁下部结构布设方法
4.3.1 桥墩设计方法
（1）墩高H＞30m时，宜采用薄壁空心墩，截面纵向尺寸为（跨径/20＋0.5）m
（2）墩高H≤30m时，宜采用单排桩柱式墩，具体尺寸见表2-1。
表2-1 单排桩柱式墩尺寸表
跨径（m）桩柱径（cm）H≤5 5＜H≤10 10＜H≤15 15＜H≤20 20＜H≤25 25＜H≤30柱径（cm）110 120 130 150 160 180
桩径（cm）120 140 150 170 180 200柱径（cm）120 130 140 160 170 200
桩径（cm）140 150 160 180 200 220柱径（cm）130 140 150 170 180 210
桩径（cm）150 160 180 200 220 230
柱径（cm）140 150 160 180 190 220
桩径（cm）160 170 190 210 230 250
柱径（cm）150 160 170 190 200 230
桩径（cm）170 190 210 230 250 260
柱径（cm）160 170 180 200 210 240
桩径（cm）190 200 220 240 260 280
柱径（cm）170 180 190 210 220 250
桩径（cm）200 220 240 260 280 300
（3）当基础覆盖层厚度于5米时，基础采用桩基础；否则，采用扩大基础。
（4）一座桥梁桥墩尽量采用一种形式，墩柱断面以最大墩高之截面为准。
（5）跨径20米预应力混凝土空心板与跨径25米部分预应力混凝土组合箱梁可采用同一标准下部尺寸。
（6）板梁式桥单排桩双桩双桩式墩立柱之间距L可用下式估算：
L＝K.B/cosΦ
B－桥宽（m）, Φ－斜度（度）
K－立柱间距系数，板桥K＝0.55～0.65；T型或I型梁桥K＝0.53～0.57；箱型梁桥长K＝0.50～0.55；桥墩立柱间距、采用方案及适用条件详见表2-2。
表2-2桥墩立柱间距、采用方案及适用条件
立柱间距L（m）适用条件 采用方案
基础型式 墩高（m）盖梁 柱数
L≤8 桩基础、扩大基础 不限 钢筋混凝土 2
L8 扩大基础 ≤10 钢筋混凝土 2
8L≤10 桩基础 不限 钢筋混凝土 2
L10 桩基础 10 钢筋混凝土 2
10L ≤15 桩基础 不限 预应力混凝土 2
L15 桩基础 不限 预应力混凝土
2（7）桥墩承台系梁设计方法如下：
① 可能受船舶、大冰圬等墥击的桥墩，若无其它防撞设施，桩顶应设承台。
② 地震基本烈度≥8度的地区，墩高大于7m时，桩顶应设系梁。
③ 墩高超过20m时，桩顶应设系梁。
4.3.2 桥台设计方法
（1）台高H＜5m且侧向及台前可设锥坡时，宜选用柱式桥台；台高H≥5m且侧向及台前可设锥坡时，宜选用肋式桥台；台高H≥5m且侧向可设锥坡时，宜选用“U”型桥台。一般地，台高H控制在8m以内最为经济。
（2）式桥台承台不宜埋置太深，其底面以埋入地下1m为宜，以改善桩基受力，降低工程造价。
（3）为降低工程造价，肋式桥台肋数不宜多于桥墩柱数，桥台承台上不宜设置挡墙。
4.3.3 其它
（1）伸缩缝估算方法：D＝（Δt×L×10-5×103＋20）mm；D－伸缩量（mm）;
Δt－极端最高气温与极端低气温的差值（度）；L－联变形长度（m）。
（2）预制梁长的预留值不应作为伸缩缝预留宽度的一部分。
（3）山岭重丘区高等级公路构造物（大中小桥、涵洞、通道等）的设置就少于2.5个/km。
（4）墩、台盖梁计算未考虑墩、台身和盖梁的固结作用。对于双柱墩、台近似简化为简支结构计算，对于三柱数、台近似简化按连接结构计算。
（5）基桩按弹性磨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。
（6）桥面横坡以墩、台身高度的变化予以调整，支座垫石厚度为定值。
（7）为了在桥台耳墙内护栏受撞后不致影响耳墙安全，耳墙相外移了25cm或30cm，为此，桥头路基两侧均应加宽50cm或60cm，从锥坡顶点起10m过渡到正常宽度。
结束语 一般地讲，平原区、城镇人口密集区、旅游专线、立交区的桥梁在选型时应注重其经济性、美观性和安全性；山岭重丘区的桥梁在选型时应注重其经济性、施工难易程度和安全性。但是，随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，人们对桥梁结构的认识不断提高。因此，对结构工程师而言，追求合理、美观、经济、安全的桥型方案是永无止境的.
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