胡艷霞

河南省新開(kāi)元路橋工程咨詢有限公司，河南 鄭州 450016

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，作為國(guó)家現(xiàn)代化水平標(biāo)志之一的高速公路建設(shè)，近年來(lái)發(fā)展迅速，而橋梁等構(gòu)造物在塑造公路的風(fēng)格中扮演著重要角色，現(xiàn)淺析焦作至桐柏高速公路泌陽(yáng)段初步設(shè)計(jì)橋梁設(shè)計(jì)。

1 橋梁美學(xué)

隨著社會(huì)的發(fā)展，在現(xiàn)今橋梁設(shè)計(jì)中，橋梁美學(xué)已被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者重視，橋梁除要具有交通功能外，隨著人類物質(zhì)文明和精神文明的發(fā)展，它自身的實(shí)用性﹑藝術(shù)性極大地影響了人類的生活，因此橋梁美在高速公路橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)于城市或區(qū)域形象的塑造更有義不容辭的責(zé)任。

橋梁也不能一味盲目地追求美學(xué)，首先是解決通行功能，并在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間進(jìn)行優(yōu)化，這是橋梁設(shè)計(jì)施工規(guī)范的基本要求。因此，橋梁美學(xué)設(shè)計(jì)必須符合橋梁功能和經(jīng)濟(jì)要求，并以此為原則對(duì)美學(xué)構(gòu)成元素進(jìn)行美學(xué)調(diào)整，比如橋梁的美學(xué)比選，橋體結(jié)構(gòu)部件的比例調(diào)整，橋梁選線與城市或大地景觀尺度的和諧，橋梁的涂裝與城市整體色彩中的聯(lián)系等。

圖1 比例不好的設(shè)計(jì)

圖2 好的設(shè)計(jì)

2 橋梁結(jié)構(gòu)的選型

2.1 一般原則

一般來(lái)說(shuō)，橋型的選擇應(yīng)根據(jù)適應(yīng)﹑經(jīng)濟(jì)﹑美觀﹑安全以及設(shè)計(jì)施工的難易程度等因素進(jìn)行綜合分析，以便最終確定橋梁實(shí)施方案。同時(shí)對(duì)于山區(qū)高速公路而言，還應(yīng)著重考慮施工難易程度﹑山區(qū)地質(zhì)病害及環(huán)境保護(hù)等影響因素。

1）為了解決高速公路單調(diào)和結(jié)構(gòu)單一的情況，實(shí)現(xiàn)高速公路與環(huán)境相協(xié)調(diào)，高速公路橋型的選擇要考慮周圍環(huán)境，選擇常規(guī)結(jié)構(gòu)橋型（如空心板橋）和技術(shù)成熟的復(fù)雜結(jié)構(gòu)橋型（如拱橋，在丘陵地區(qū)或山區(qū)拱橋外形張揚(yáng)，富有張揚(yáng)的外形使人感到美觀）相搭配；

圖3 跨越高速公路的坦拱橋

2）對(duì)于跨度短，橋臺(tái)靠近車道﹑橋墩設(shè)置在中間帶上的跨線橋，對(duì)駕駛員有柵門的作用，使其視野狹窄，感覺(jué)必須從一個(gè)窄門中間通過(guò)。在暴風(fēng)雨天氣，小汽車可能因兩個(gè)實(shí)體橋臺(tái)之間狹窄的通道產(chǎn)生風(fēng)力的突然改而改變行使方向，發(fā)生危險(xiǎn)。故宜建造具有較寬視野的長(zhǎng)跨橋梁，盡可能不在中間帶設(shè)橋墩；

圖4 沒(méi)有中間橋墩的三跨橋梁

3）對(duì)于平原區(qū)的寬淺河流，無(wú)特別要求時(shí)一般采用梁橋結(jié)構(gòu)，同時(shí)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。在滿足水文﹑水利要求的前提下，大橋上部結(jié)構(gòu)一般采用裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，多孔時(shí)采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系，而中﹑小橋上部結(jié)構(gòu)一般選用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋面連續(xù)；

4）拱橋適用于峽谷橋位,尤其是兩岸地形陡峻的V形或U形峽谷,結(jié)合地形一孔跨過(guò), 可以取消高墩,充分利用兩岸良好的地質(zhì)條件,在形式上更易與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，對(duì)較深的V字形溝應(yīng)避免在溝心設(shè)墩，可以用不同的跨度組合，不一定全橋限定用同一種孔跨。

圖5 跨越V形山谷拱橋

2.2 方案的確定

2.2.1 上部結(jié)構(gòu)

焦作至桐柏高速公路泌陽(yáng)段，主要位于平原區(qū)-山嶺重丘區(qū)，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先選用地方材料，故本項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)中上部構(gòu)造型式的選擇，結(jié)合沿線地形﹑地質(zhì)﹑水文條件﹑施工難度和環(huán)保要求，并綜合考慮其受力特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性主要考慮對(duì)簡(jiǎn)支空心板﹑先簡(jiǎn)支后連續(xù)組合箱梁（如象河大橋﹑桃花店河大橋等）2種結(jié)構(gòu)橋型進(jìn)行同等跨徑進(jìn)行比較。

1）簡(jiǎn)支空心板結(jié)構(gòu)橋型，施工方便，施工技術(shù)成熟；但跨徑小，梁高大；由于橋梁跨徑受限制，往往造成跨深溝橋梁高跨比不協(xié)調(diào)，美觀性差；上部構(gòu)造難以與路線小半徑﹑大超高線形符合，且高墩數(shù)量增加；橋面伸縮縫多，行駛條件差。因而，該類橋型在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中用于地形相對(duì)平緩﹑填土不高橋梁上；

2）對(duì)于現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋型，因高速公路橋梁基于運(yùn)營(yíng)的整體性﹑舒適性和耐久性的考慮，往往設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)。由于整體式連續(xù)箱梁整個(gè)橋梁外型簡(jiǎn)潔優(yōu)美，線條流暢，這對(duì)整個(gè)跨線高架橋是否美觀起著很重要的作用。焦作至桐柏高速公路泌陽(yáng)段初步設(shè)計(jì)中，對(duì)于跨越主河槽較寬的河流的大型橋梁，其推薦的橋型方案則采用變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋。

2.2.2 下部結(jié)構(gòu)

下部構(gòu)造應(yīng)能滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)支承受力的要求，同時(shí)在外形上要做到與上部構(gòu)造相互協(xié)調(diào)﹑布置勻稱。

1）由于本項(xiàng)目橋梁跨徑一般在20m～40m之間，為了盡可能的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化，及本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用﹑因地制宜﹑便于施工﹑養(yǎng)護(hù)等原則，中橋上部結(jié)構(gòu)多采用預(yù)制空心板，下部結(jié)構(gòu)多采用柱式墩臺(tái)﹑樁基礎(chǔ)。柱式墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式；其自重輕，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，施工方便﹑快捷，外觀輕穎美觀，橋墩布設(shè)靈活性大，可適應(yīng)不同類型的基礎(chǔ)。對(duì)于山區(qū)高速公路來(lái)說(shuō)，多數(shù)橋梁跨越溝谷﹑溪流且交錯(cuò)并行，斜交角度較大，采用獨(dú)柱墩可大大減小橋墩對(duì)水流的阻礙，另外，在跨線高架橋中，采用獨(dú)柱墩，可使整個(gè)橋梁外型簡(jiǎn)潔優(yōu)美，線條流暢，促進(jìn)橋梁與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。而當(dāng)橋梁跨越深谷不受水流限制時(shí)，或橋梁跨越溝谷溪流交角較小且僅有較小的漂流物或輕微的流冰時(shí)，采用雙柱墩不失為一種較好的選擇，可提高箱梁的橫向穩(wěn)定性和抗扭剛度；另外，采用雙柱墩加蓋梁的形式，廣泛應(yīng)用與預(yù)制拼裝組合箱梁的結(jié)構(gòu)中；而對(duì)于寬度較寬的橋梁，采用三柱式或多柱式墩，可適用不同橋?qū)挼淖兓?。因而，選擇何種柱式墩，可結(jié)合具體的橋型，地形和地質(zhì)狀況，技術(shù)經(jīng)濟(jì)和美觀等因素綜合考慮；

圖6 看上去有些雜亂無(wú)章的“柱林”

圖7 較好的橋墩設(shè)計(jì)實(shí)例

2）為了保證高架橋或長(zhǎng)橋的視野，整體式橋墩橫橋向?qū)挾炔粦?yīng)大于橋長(zhǎng)的1/8；多柱排架墩的立柱數(shù)量應(yīng)盡量少一點(diǎn)，柱外側(cè)之距應(yīng)小于跨長(zhǎng)的1/3；

3）對(duì)于山區(qū)橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而言，其地質(zhì)條件較好，承載力大，一般可滿足擴(kuò)大基礎(chǔ)的要求。一般對(duì)于地面橫坡小的橋墩基礎(chǔ)，可采用擴(kuò)大基礎(chǔ)形式；但多數(shù)高架橋跨深溝或位于隧道進(jìn)出口等地形復(fù)雜路段，地面縱橫向坡度較陡，如采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，兩側(cè)基礎(chǔ)埋深相差很大，易引起基底受力不均勻；且基礎(chǔ)施工工作面大，基坑開(kāi)挖工程量大，嚴(yán)重破壞山體﹑植被，造成水土流失和水體污染，對(duì)環(huán)境的破壞相當(dāng)嚴(yán)重；由于山體橫坡較陡，基坑開(kāi)挖后高邊坡也存在著防護(hù)困難﹑工程量大，邊坡穩(wěn)定性和安全等問(wèn)題。因此，從施工難易程度﹑結(jié)構(gòu)安全性﹑工程造價(jià)和環(huán)境保護(hù)等方面綜合考慮，靈活采用人工挖孔短樁基礎(chǔ)與擴(kuò)大基礎(chǔ)相結(jié)合的方式。但水中墩墩位處地面較平坦，基巖埋深較淺，水下不適宜采用挖孔樁，仍采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。對(duì)于左右墩柱高差大的橋墩，應(yīng)保證相同高程處墩柱截面尺寸的一致，其余部分加大截面尺寸，以平衡墩柱剛度差別大給上部構(gòu)造帶來(lái)的變形不協(xié)調(diào)影響。對(duì)于砂巖基礎(chǔ)遇水后變軟﹑發(fā)泡﹑強(qiáng)度降低的情況，墩臺(tái)基礎(chǔ)首選樁基礎(chǔ)，但為了更方便的檢驗(yàn)基底情況，建議施工時(shí)采用挖孔樁。

本項(xiàng)目對(duì)于山區(qū)地質(zhì)較好橋梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)則采用了工程量小的輕型臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

橋型方案設(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)復(fù)雜和靈活的工作，而對(duì)于高速公路而言，尤其是山區(qū)公路，有很多新的問(wèn)題需要進(jìn)一步的探討和研究。本文只是拋磚引玉，筆者結(jié)合實(shí)際中遇到的實(shí)際問(wèn)題以焦作至桐柏高速公路泌陽(yáng)段初步設(shè)計(jì)中橋型方案的選擇，提出一些粗淺的認(rèn)識(shí)，文中不當(dāng)之處敬請(qǐng)同行和有關(guān)專家指正。

[1]祝敏方.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)探討[J].公路，2003(5).

[2]公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTJ 024—85).北京：人民交通出版社，1985.

[3]交通部公路司.新理念公路設(shè)計(jì)指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]交通部公路司.降低造價(jià)公路設(shè)計(jì)指南[M].北京：人民交通出版社，2005.