周金霞

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

橋梁方案設(shè)計(jì)是橋梁設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者對橋梁總體方案構(gòu)思的過程，也是設(shè)計(jì)者創(chuàng)意的起點(diǎn)。方案設(shè)計(jì)融入了設(shè)計(jì)者對橋梁力學(xué)、結(jié)構(gòu)、美學(xué)、造價(jià)以及施工方案、建設(shè)條件的總體考慮，也融入了設(shè)計(jì)者對橋梁的理解和闡述。好的方案設(shè)計(jì)往往造就獨(dú)特的、與眾不同的橋梁建筑。因此，橋梁方案設(shè)計(jì)值得引起每個(gè)橋梁設(shè)計(jì)人員的重視和關(guān)注。

中小跨徑橋梁在公路橋梁中占的比例很大，一般采用通用性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式。如何做好小跨徑橋梁的方案設(shè)計(jì)，使其顯示出不同于一般橋梁的特有品質(zhì)，筆者結(jié)合多年從事公路橋梁設(shè)計(jì)的心得和體會，提出以下一些想法，供同行們參考。

統(tǒng)一性和靈活性是在公路中小跨徑橋梁方案設(shè)計(jì)中應(yīng)著重考慮和把握的原則。所謂統(tǒng)一性，是指設(shè)計(jì)者在同一座橋梁的各個(gè)部分或同一路段的多座橋梁進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，針對橋梁的某些特性進(jìn)行統(tǒng)一掌控，形成共性，如橋梁的安全度、耐久性、美學(xué)特點(diǎn)、施工方案等。統(tǒng)一性的把控，一方面可以通過嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范得到體現(xiàn)；另一方面，設(shè)計(jì)者應(yīng)該結(jié)合橋梁的特點(diǎn)，在橋梁的結(jié)構(gòu)選型、安全儲備控制、施工方案選擇等方面盡量考慮相同或相近，便于施工單位和業(yè)主施工管理和質(zhì)量控制。所謂靈活性，是指設(shè)計(jì)者在考慮設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁的地形、地質(zhì)、水文條件、路線線形等因素靈活處理，避開不利于橋梁建設(shè)和使用的因素，賦予橋梁更好的性能和使用效果。

統(tǒng)一性要求在橋梁的結(jié)構(gòu)選型方面主要體現(xiàn)在同一施工合同段的橋梁盡量選用相同或相似的跨徑、結(jié)構(gòu)類型，便于橋梁在施工中模板和施工設(shè)備、機(jī)具的周轉(zhuǎn)利用，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也便于施工場地的統(tǒng)一安排和施工質(zhì)量的統(tǒng)一控制。

統(tǒng)一性要求在安全度方面表現(xiàn)在同一座橋梁各個(gè)部件應(yīng)該具有相近的安全儲備，還表現(xiàn)在同一路段每座橋梁安全儲備的統(tǒng)一以及每個(gè)設(shè)計(jì)者對設(shè)計(jì)安全度掌控程度的統(tǒng)一，這樣做可以使同一座橋梁的各個(gè)部件和同一路段每座橋梁都能承擔(dān)相近的車輛荷載，避免由于某個(gè)構(gòu)件或某座橋梁承載能力較低使整座橋或整條道路的通過能力受到制約，形成明顯的短板效應(yīng)。設(shè)計(jì)人員在使用標(biāo)準(zhǔn)圖或通用圖時(shí)，應(yīng)盡量采用同一套圖集及配套的設(shè)計(jì)圖紙，便于安全度的統(tǒng)一把控。目前使用的部頒通用設(shè)計(jì)圖中，既包含全預(yù)應(yīng)力的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，也有部分預(yù)應(yīng)力的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁，在同一座橋梁或同一路段的不同橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注意避免兩種結(jié)構(gòu)的混用造成橋梁在安全儲備上的差異。再如日常設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者往往在樁長計(jì)算的結(jié)果上再增加一定的安全長度，由于每個(gè)設(shè)計(jì)者取值的習(xí)慣不同，造成不同橋梁樁基長度的安全儲備不一致，形成結(jié)構(gòu)安全度的差異。因此，在方案設(shè)計(jì)階段，對安全度的統(tǒng)一性要求是非常必要的。

靈活性是在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)該掌握的另一個(gè)要素，靈活的橋梁設(shè)計(jì)方案，不僅可以更好地適應(yīng)地形、地質(zhì)以及路線線形，還可以形成更好的景觀特色，降低設(shè)計(jì)和施工的難度。在中小跨徑橋梁方案設(shè)計(jì)時(shí)，靈活性往往表現(xiàn)在布跨分聯(lián)、結(jié)構(gòu)形式和施工方案確定等方面。

為更好地說明靈活性在方案設(shè)計(jì)中的重要性，筆者選擇兩座橋梁的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1 興縣蔚汾河橋

圖1 興縣蔚汾河橋平面布置（單位：cm）

興縣蔚汾河橋位于山西省興縣縣城附近，連接縣城蔚汾北路和省道忻黑線，是興縣縣城和外界交通的重要通道。橋位處蔚汾河河道寬約82 m，兩岸為新修的混凝土堤壩，河道規(guī)整。該處河道較為狹窄，洪水較大時(shí)易溢出河道，歷史上曾出現(xiàn)過縣城受淹的情況。

1.1 該橋方案設(shè)計(jì)階段，主要考慮因素

a）該橋投資規(guī)模較小，施工單位實(shí)力較弱，應(yīng)選擇施工簡單、方便的設(shè)計(jì)方案。

b）該橋連接縣城蔚汾北路和忻黑線，橋梁兩端應(yīng)考慮加寬以便于車輛轉(zhuǎn)彎。

c）河道狹窄，除橋墩外，不宜再壓占河道。由于橋位處河道寬僅為82 m，若采用4-20 m或5-16 m布孔方案，橋臺位置正好位于堤壩處，不僅需要破壞現(xiàn)有堤壩，臺前護(hù)坡還會嚴(yán)重壓占河道。通過對3個(gè)因素的綜合考慮，最終采用了（14+3×20+14）m布孔方案，中間3×20 m采用裝配式連續(xù)梁，兩端采用跨徑14 m的現(xiàn)澆鋼筋混凝土變寬簡支箱梁（見圖1）。

1.2 該方案優(yōu)點(diǎn)

a）裝配式連續(xù)梁施工方便、簡單，質(zhì)量容易把握，可在枯水期利用現(xiàn)有河道進(jìn)行預(yù)制。

b）橋臺采用柱式橋臺，位置位于河道兩側(cè)堤壩后，由堤壩承擔(dān)臺后土壓力，不設(shè)臺前護(hù)坡，避免擠占河道。

c）現(xiàn)澆鋼筋混凝土簡支箱梁施工簡單，對技術(shù)水平要求不高，便于加寬滿足車輛轉(zhuǎn)彎需要。該方案靈活采用了裝配式連續(xù)梁與現(xiàn)澆鋼筋混凝土變寬簡支箱梁組合的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)滿足了三方面的要求，經(jīng)濟(jì)性也很好，收到事半功倍的效果。

2 坪頭互通連接線跨線橋

圖2 坪頭互通連接線跨線橋橋型布置(單位：m)

坪頭互通連接線跨線橋位于臨縣至離石高速公路坪頭互通附近，橋梁跨越臨離高速公路和溝谷，橋梁位置位于S形平曲線上，橋梁兩端平曲線曲率半徑較小。

該橋兼顧跨越高速公路和山間溝谷，且地形變化很大。為方便施工，本橋在方案設(shè)計(jì)階段統(tǒng)一考慮采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁上部結(jié)構(gòu)。按照常規(guī)布跨習(xí)慣，該橋采用8×30 m，按兩聯(lián)進(jìn)行布跨是比較穩(wěn)妥的，除4號墩處開挖較大外，其余各墩施工均非常方便，不需進(jìn)行大的開挖。但這樣布跨會產(chǎn)生幾個(gè)問題，一是上部結(jié)構(gòu)采用先簡支后連續(xù)施工方式，受橋梁兩端小半徑平曲線影響，1號、7號墩頂處縱向濕接頭張口呈梯形，兩側(cè)張口相差很大，不利于縱向濕接頭的有效連接，同時(shí)因施工需要，1號、7號橋墩蓋梁必須采用足夠的寬度，以滿足主梁臨時(shí)支座布置，造成很大浪費(fèi)；二是前后兩聯(lián)端部均位于小半徑平曲線內(nèi)，受車輛行駛徑向力的作用，可能造成主梁上部整體橫向推移。因此，經(jīng)過認(rèn)真考慮，我們采用了（25+3×30+3×30+25）m的跨徑組合，橋梁前后兩端各采用了一孔25 m簡支跨、中間部分采用兩聯(lián)3×30 m的布跨方式（見圖2）。這樣布跨的好處在于：a）小半徑平曲線內(nèi)采用簡支布跨，避免了1號、7號墩頂處濕接頭施工難度大和不能保證濕接頭有效連接的弊??；b）小半徑平曲線行車產(chǎn)生的徑向水平力僅由簡支跨承擔(dān)，不會影響其他各跨；c）橋梁長度縮短了10 m，降低了造價(jià)。由于25 m簡支跨采用和30 m跨相同的斷面形式和梁高，施工時(shí)可采用相同的模板，不會給施工帶來額外的投入。

通過以上兩個(gè)實(shí)例我們可以體會到，在方案設(shè)計(jì)階段采用靈活的布跨方式，不僅可以使橋梁方案與路線線形、地形、地質(zhì)情況更加符合，還可以從根本上避免施工中可能出現(xiàn)的困難，使橋梁在后期運(yùn)營時(shí)的結(jié)構(gòu)受力更加合理。

統(tǒng)一性和靈活性是我們在橋梁方案設(shè)計(jì)階段需要把握的兩個(gè)重要因素，統(tǒng)一性要求我們在橋梁方案設(shè)計(jì)時(shí)有整體的概念，不能顧此失彼；靈活性則要求我們在方案設(shè)計(jì)時(shí)要顧及每一座橋的具體特點(diǎn)，在滿足統(tǒng)一性要求、不違背力學(xué)基本原則的前提下靈活處理問題，使橋梁結(jié)構(gòu)更加合理，經(jīng)濟(jì)性更好，功能更加完善。兩者相輔相成，互不矛盾。

方案設(shè)計(jì)是橋梁設(shè)計(jì)的核心，是設(shè)計(jì)者對項(xiàng)目進(jìn)行總體思考的過程。不僅需要具備扎實(shí)的理論功底，也要求設(shè)計(jì)者具有靈活處理問題的能力。中小跨徑橋梁作為公路橋梁中數(shù)量最大的部分，上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和通用設(shè)計(jì)較多，但每一座橋梁所處的位置不同，地形、地質(zhì)條件千差萬別，各有特點(diǎn)，不可能用統(tǒng)一的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。這就要求設(shè)計(jì)者必須仔細(xì)研究每座橋梁的具體情況，方案設(shè)計(jì)階段既把握統(tǒng)一性的原則，又能根據(jù)各自的具體情況采取不同的思路，將自己的理念融入每一座橋梁的設(shè)計(jì)中。只有這樣，才能造就出為人稱道的設(shè)計(jì)作品。