袁源

（貴州省公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，貴州貴陽(yáng)550001）

北盤(pán)江橋梁橋跨布置及基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)研究

袁源

（貴州省公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，貴州貴陽(yáng)550001）

針對(duì)目前橋梁工程進(jìn)行橋跨布置與基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，分析了各類橋梁橋跨布置特點(diǎn)，并提出了基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)的方式方法，來(lái)提高設(shè)計(jì)應(yīng)用的合理性，進(jìn)而保證橋梁各部分結(jié)構(gòu)不受復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境因素的影響，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

橋梁工程；橋跨布置；基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)

0 引言

橋梁工程作為提高地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在實(shí)際施工建設(shè)過(guò)程中易受復(fù)雜地質(zhì)水文環(huán)境的影響，從而降低工程項(xiàng)目建設(shè)使用的安全穩(wěn)定性?；诖?，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，即在明確各類橋梁橋跨布置特點(diǎn)的情況下，找出最具適用性的橋跨布置，進(jìn)而提高基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。

1 工程概況

貞望大橋?yàn)榭缭奖北P(pán)江龍灘水庫(kù)而設(shè)，河谷成V形，河谷兩岸地勢(shì)較陡，左岸水平傾角為25°～30°，右岸水平傾角為30°～45°，谷底水面寬度約150 m，谷頂寬度600 m，谷底水平至谷頂垂直距離約100 m。經(jīng)勘察，北盤(pán)江河谷兩岸巖層出露，巖層傾角為15°～50°，巖性為鈣質(zhì)泥頁(yè)巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖夾少量泥灰?guī)r，屬于較碎屑巖土工程地質(zhì)巖組?；谠摴こ趟幍牡匦翁攸c(diǎn)，工程建設(shè)人員應(yīng)盡可能將柱墩布置在河谷兩岸的岸坡上，將主跨跨徑控制在150～300 m。而主墩的位置宜選在安全可靠的位置,探明地質(zhì)條件，應(yīng)避開(kāi)大規(guī)模的巖溶等地質(zhì)災(zāi)害地段。在風(fēng)穩(wěn)控制下，因本橋位處于峽谷地帶，且橋梁主要受力構(gòu)件建筑高度大、結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)，所以橋型方案無(wú)論在施工過(guò)程還是成橋運(yùn)營(yíng)階段均須具有較好的抗風(fēng)穩(wěn)定性。

此外，由于工程所處龍灘水庫(kù)的水位高差變化較大，其中測(cè)時(shí)水位為334.000 m，水庫(kù)庫(kù)區(qū)死水位為330.000 m，最低通航水位355.000 m，龍灘電站一期最高蓄水位375.000 m，龍灘電站遠(yuǎn)期最高蓄水位395.000 m，截至目前最大水位差高達(dá)45 m。為此，橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)人員應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行橋跨布置與基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)，以提高工程項(xiàng)目建設(shè)使用的安全穩(wěn)定性。

2 各類橋梁橋跨布置特點(diǎn)分析

根據(jù)上述原則兼顧地形、地質(zhì)、運(yùn)輸條件、施工場(chǎng)地布置與施工方法的適應(yīng)性等因素來(lái)選取橋型方案，可供選擇的橋型方案有斜拉橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、拱橋、懸索橋等。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)結(jié)合工程所處的實(shí)際情況從各類橋梁橋跨布置中找出最具針對(duì)性的布置方案[1]。

對(duì)于拱橋，因本橋小樁號(hào)側(cè)地形相對(duì)平坦，且腐殖土較厚，所以不利于拱橋的基礎(chǔ)傳遞軸力，且橋位處水位變化較大。為保證遠(yuǎn)期運(yùn)營(yíng)拱腳被洪水侵入的高度不超過(guò)拱圈高度的2/3，拱橋的跨徑需達(dá)400 m左右，已不在混凝土拱橋的合理跨徑范圍，而鋼拱橋造價(jià)又過(guò)高，故拱橋方案不可行。

對(duì)于懸索橋，其大多為跨徑大于800 m的大跨度橋梁，造價(jià)昂貴、施工復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)差于其他橋型，一般用于跨越特大峽谷或?qū)蛄嚎讖接刑厥庖蟮臉蛄?。本工程沒(méi)有特大跨徑橋梁的特殊需求，故對(duì)懸索橋方案不做考慮[2]。

連續(xù)剛構(gòu)橋主要適用于跨越峽谷等高墩橋梁，橋梁施工方便、造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)跨徑為80～200 m。結(jié)合本橋地形特點(diǎn)及通航凈寬的要求，跨徑可選擇180 m，橋位處谷底地形相對(duì)平緩，對(duì)應(yīng)橋面標(biāo)高至地表約70 m。由于枯水期較短，為縮短工期，保證能常年均可施工，需采用高樁承臺(tái)方案，該方案經(jīng)濟(jì)可行，但施工難度較大、風(fēng)險(xiǎn)高。

斜拉橋的合理跨徑為200～800 m，按主梁類型可分為混凝土斜拉橋、鋼混組合梁斜拉橋和鋼箱梁斜拉橋。其中鋼箱梁適用于大跨徑斜拉橋，混凝土適用于中小跨徑斜拉橋，鋼混組合梁斜拉橋居于兩者中間。

而混凝土斜拉橋方案適用于200～400 m跨徑，主梁懸臂澆筑施工，施工方便、造價(jià)低。對(duì)于鋼混組合梁斜拉橋，適用于400～600 m跨徑；對(duì)于鋼梁斜拉橋，適用于600～800 m跨徑。鋼混組合梁斜拉橋和鋼梁斜拉橋兩者造價(jià)相對(duì)較高，后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高，且本項(xiàng)目跨徑較小，因此鋼混組合梁斜拉橋和鋼梁斜拉橋不予考慮[3]。

3 北盤(pán)江橋梁基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程地形條件、施工條件，橋孔布置可在滿足通航凈寬條件下適當(dāng)加大主橋跨徑，減小橋墩高度及水中基礎(chǔ)的高度，這樣可以大大降低施工難度。經(jīng)比較本橋可采用240～260 m混凝土斜拉橋方案[4]。

本方案橋梁全長(zhǎng)500 m，橋跨布置為[2×20+（106+248+106）]m，主橋?yàn)殡p塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，跨徑布置為（106+248+106）m，邊中跨比0.43∶1，采用塔梁墩固結(jié)體系。由于引橋比較短，采用20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，橋型布置如圖1所示。

3.1 主梁

采用箱形主梁型式，中心線處梁高2.8 m，梁全寬15 m，兩側(cè)翼緣懸臂長(zhǎng)度2.0 m。拉索采用扇形布置，采用邊跨雙排索錨固、中跨單排索錨固的形式，邊跨主梁上拉索錨固點(diǎn)橫向間距1.8 m，斜拉索在主梁上的標(biāo)準(zhǔn)索距為6.5 m，邊跨段加密為3.25 m，第一對(duì)拉索至塔梁交叉點(diǎn)為11.5 m，跨中無(wú)索區(qū)為4.0 m。主梁頂板厚30 cm，底板厚30 cm，邊腹板為斜腹板，中腹板為直腹板，中間箱室為錨固箱室，順橋向6.5 m間距布置橫隔板，橫隔板厚度35 cm，主梁采用C55混凝土。邊跨混凝土截面加大，以增加配重，防止支點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)反力[5]。主橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖如圖2所示。

圖2 主橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：cm）

3.2 斜拉索

斜拉索索面按扇形布置，主梁上的標(biāo)準(zhǔn)索距為6.5 m。為方便運(yùn)輸，斜拉索采用環(huán)氧涂層鋼絞線拉索及相應(yīng)的錨具，滿足《無(wú)粘結(jié)鋼絞線斜拉索技術(shù)條件》（JT/T 771—2009）要求，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860 MPa，彈性模量為1.95×105MPa。

圖1 橋型圖（單位：cm）

鋼絞線拉索采用四層防護(hù)體系：第一層為鋼絞線外噴涂環(huán)氧涂層，第二層為無(wú)黏結(jié)筋專用油脂，第三層為熱擠單層H DPE護(hù)套，第四層為整體索外包H DPE護(hù)套。

為了抑制斜拉索風(fēng)雨振，考慮在斜拉索外表面設(shè)置氣動(dòng)措施（如纏繞螺旋線等），同時(shí)在斜拉索與主梁錨固端設(shè)置M R磁流變阻尼器[6]。

3.3 索塔

上塔柱采用工字形斷面，下塔柱設(shè)置箱形墩身，橋面以上塔高65 m，下塔柱墩高約45 m，全高約110 m。上塔柱尺寸為4.5 m×5.0 m，下塔柱箱形墩尺寸為5 m×（7～9）m，壁厚1.0 m。

3.4 索塔基礎(chǔ)

承臺(tái)為矩形，平面尺寸14 m×14 m，厚5 m。承臺(tái)施工采用套箱圍堰方案，樁基基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁方案，其持力層為中風(fēng)化巖層。樁徑的選擇經(jīng)過(guò)多方案的比較，綜合考慮樁基混凝土用量、施工難度與工期，推薦采用直徑2.5 m的鉆孔樁，3行3列共9根。

3.5 過(guò)渡墩及其基礎(chǔ)

過(guò)渡墩均采用空心薄壁墩立面型式，過(guò)渡墩截面尺寸為2.5 m×7 m。過(guò)渡墩基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸均為7.7 m×12.2 m，厚3.0 m，推薦采用直徑2.0 m的鉆孔樁，2行3列共6根。

3.6 引橋主梁、橋墩及基礎(chǔ)

引橋主梁采用20 m跨徑鋼筋混凝土連續(xù)梁，梁高1.2 m。下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩結(jié)構(gòu)，橋墩的直徑為1.4 m，樁基的直徑為1.6 m，樁間由系梁連接。引橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖如圖3所示。

3.7 橋臺(tái)

橋臺(tái)采用簡(jiǎn)易埋置式橋臺(tái)。

3.8 施工方案

本方案上部結(jié)構(gòu)采用懸臂澆筑施工方案，下部結(jié)構(gòu)采用套箱圍堰施工方案，施工時(shí)先期修建棧橋，用來(lái)運(yùn)輸施工設(shè)備及制梁材料。前期修建鉆孔平臺(tái)，樁基采用鉆孔樁施工，鉆孔樁施工完畢后拔除平臺(tái)多余鋼管樁，在鋼護(hù)筒上焊托架拼裝雙壁圍堰底模系統(tǒng)，然后用卷?yè)P(yáng)機(jī)接高下放雙壁鋼圍堰，直至地表設(shè)計(jì)標(biāo)高，到位后填筑碎石及砂礫，并澆筑封底混凝土，待封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后抽水施工承臺(tái)、墩身[7]。

圖3 引橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：cm）

4 結(jié)語(yǔ)

總體而言，橋梁工程的橋跨布置要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)提高其設(shè)計(jì)應(yīng)用的合理性。而基礎(chǔ)型式設(shè)計(jì)則要綜合考慮多方面因素對(duì)工程各部分結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而保證主梁，斜拉索，索塔，索塔基礎(chǔ)，過(guò)渡墩及其基礎(chǔ)，引橋主梁、橋墩及基礎(chǔ)等不受復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境因素的影響。

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U442.5

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1009-7716（2017）11-0070-03

2017-07-24

袁源（1965-），男，湖南隆回人，高級(jí)工程師，從事公路橋梁工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.020