趙家徐

【摘要】隨著交通事業(yè)發(fā)展，社會(huì)環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，人們審美標(biāo)準(zhǔn)提高，這對(duì)橋梁設(shè)計(jì)提出了更高要求。在常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)將理論與項(xiàng)目實(shí)際相結(jié)合，綜合考慮橋梁設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)和景觀等方面，通過對(duì)各個(gè)階段分析與把控，選擇和優(yōu)化橋梁方案與構(gòu)造。結(jié)合安徽地區(qū)實(shí)際情況，從上部結(jié)構(gòu)類型分析、選擇和優(yōu)化等方面闡述與分析，為橋梁設(shè)計(jì)者提供一點(diǎn)借鑒和幫助。

【關(guān)鍵詞】常用跨徑;橋梁;上部結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì)

在實(shí)際項(xiàng)目工作中，我們遇到大多數(shù)橋梁為常規(guī)跨徑橋梁，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2015》規(guī)定：“對(duì)于橋梁跨徑在50m及以下時(shí)，宜采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑，采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑的橋梁宜采用裝配式結(jié)構(gòu)?！边@要求沒有特殊限制因素時(shí)，對(duì)于常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)宜盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑。因此，對(duì)于常用跨徑橋梁，上部結(jié)構(gòu)類型分析、選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。結(jié)合安徽地區(qū)實(shí)際工程選取情況和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擬對(duì)上部結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行分析、選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1、常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)類型分析與選擇

1.1上部結(jié)構(gòu)跨徑：6m、8m和10m

對(duì)于跨徑≤10m的橋梁，一般可采用現(xiàn)澆空心板或?qū)嵭陌褰Y(jié)構(gòu)、預(yù)制空心板結(jié)構(gòu)。預(yù)制空心板因抗彎能力不足、鉸縫質(zhì)量不易控制、耐久性差等問題，在道路等級(jí)較高、交通量較大和荷載較大路段不建議采用，根據(jù)安徽省地方規(guī)范和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在條件和環(huán)境滿足的情況下，公路橋梁設(shè)計(jì)常采用現(xiàn)澆空心板或?qū)嵭陌褰Y(jié)構(gòu)，已逐步取代預(yù)制空心板結(jié)構(gòu)。對(duì)于城市橋梁，由于小型車輛較多，重載車輛相對(duì)較少，鉸縫病害相對(duì)較輕，部分橋梁仍采用預(yù)制空心板結(jié)構(gòu)。

1.2上部結(jié)構(gòu)跨徑：13m、16m和20m

對(duì)于10m<跨徑≤20m的橋梁，一般可采用預(yù)制T梁、預(yù)制空心板和預(yù)制小箱梁等結(jié)構(gòu)。在安徽省內(nèi)常用的簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)，梁高相對(duì)部頒T梁較低，主梁間距較小，但抗彎能力部頒T梁較好。因此，對(duì)于20m跨徑，需根據(jù)道路等級(jí)、荷載等級(jí)、交通量情況、橋下凈空限制條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮，若橋下凈空受限，無重載交通，可采用省內(nèi)常用的簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu);若橋下凈空不受限，荷載等級(jí)較大，可采用部頒T梁結(jié)構(gòu)。預(yù)制空心板因自身問題已較少采用。若此范圍內(nèi)跨徑橋梁景觀要求較高時(shí)，也可采用預(yù)制小箱梁和現(xiàn)澆箱梁等結(jié)構(gòu)。

1.3上部結(jié)構(gòu)跨徑：25m、30m和35m

對(duì)于20m<跨徑≤35m的橋梁，一般可采用預(yù)制小箱梁、預(yù)制T梁和現(xiàn)澆箱梁等結(jié)構(gòu)。從設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)和美觀上對(duì)小箱梁和T梁優(yōu)缺點(diǎn)分析與比較：

從設(shè)計(jì)角度選擇：小箱梁相對(duì)于T梁，梁高相對(duì)較低，整體性更好，抗扭剛度大，橋梁耐久性好。但T梁梁高相對(duì)較高，主梁、橫梁數(shù)量較多，T梁抗彎剛度大。從受力角度上講，小箱梁結(jié)構(gòu)比T梁結(jié)構(gòu)更好。

根據(jù)施工條件選用：一般山區(qū)預(yù)制T梁采用較多，相應(yīng)吊裝設(shè)備要求較低，預(yù)制小箱梁平原地區(qū)采用較多，相應(yīng)吊裝設(shè)備要求較高。另外小箱梁施工工藝較為復(fù)雜，T梁預(yù)制、脫模、吊裝較小箱梁方便，但T梁腹板較薄，施工質(zhì)量不易控制，吊梁穩(wěn)定性較差。T梁濕接縫寬度較小，較為浪費(fèi)，給鋼筋焊接、綁扎施工造成不便。

從經(jīng)濟(jì)性上比較，兩者相差不大，小箱梁略高。

從美觀上看，小箱梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、輕盈，線條流暢，行車舒適，T梁美觀性不及小箱梁，因此T梁多用于對(duì)美觀要求不高的橋梁，如各等級(jí)公路上的橋梁，對(duì)凈空、美觀有一定要求時(shí)可選用小箱梁。

結(jié)論：在省內(nèi)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，預(yù)制小箱梁和部頒T梁均有采用，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體項(xiàng)目特點(diǎn)和要求進(jìn)行選擇，通常沒有條件限制情況下，建議優(yōu)先采用受力性能更好的預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)。對(duì)于部分景觀要求更高、條件受限的橋梁，也可采用現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)。

1.4上部結(jié)構(gòu)跨徑：40m

對(duì)于35m<跨徑≤40m的橋梁，預(yù)制小箱梁相對(duì)于部頒T梁優(yōu)勢(shì)不明顯，反而由于每片小箱梁自重加大，加大了預(yù)制小箱梁施工吊裝難度和風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)因?yàn)榱焊叩脑?，部頒T梁I值較小箱梁明顯增大，T梁的優(yōu)勢(shì)就比較明顯了，采用T梁比小箱梁好。因此無特殊要求情況下，一般建議采用部頒T梁結(jié)構(gòu)。

對(duì)于部分景觀要求高、條件受限的橋梁，也可采用現(xiàn)澆箱梁或變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

2、常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1主梁間距與片數(shù)

主要針對(duì)安徽省內(nèi)常用T梁、部頒T梁、預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮主梁的間距和片數(shù)，對(duì)全寬12m橋梁進(jìn)行舉例分析。如下表：

2.2主梁截面尺寸

主要針對(duì)2.1條三種結(jié)構(gòu)類型的梁高、頂?shù)装鍖挾?、梁肋尺寸?/p>

對(duì)于省內(nèi)常用的T梁，中梁頂板寬100cm，邊梁頂板寬105cm，梁肋30～40cm。梁高：85cm（13m跨徑）、95cm（16m跨徑）、110cm（20m跨徑）。

對(duì)于部頒T梁，中梁頂板寬度170cm，邊梁頂板寬度185～205cm，梁肋44～60cm。梁高：150cm（20m跨徑）、170cm（25m跨徑）、200cm（30m跨徑）、230cm（35m跨徑）、250cm（40m跨徑）。

對(duì)于預(yù)制小箱梁，中梁頂板寬度240cm，邊梁頂板寬度285cm，底板寬度100cm。梁高：120cm（20m跨徑）、140cm（25m跨徑）、160cm（30m跨徑）、180cm（35m跨徑）。

2.3現(xiàn)澆濕接縫寬度的確定

對(duì)于省內(nèi)常用T梁：濕接縫寬一般為40～60cm;對(duì)于部頒T梁：濕接縫寬一般為40～70cm;對(duì)于預(yù)制小箱梁：濕接縫寬一般為40～100cm，最大寬度一般小于100cm。從經(jīng)濟(jì)性和方便施工考慮，濕接縫寬度不應(yīng)過小，寬度超過限值時(shí)須進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。

2.4橫隔梁的設(shè)置

對(duì)于省內(nèi)常用T梁：每跨梁端設(shè)置1道端橫隔梁，每跨跨中設(shè)置1道中橫隔梁。對(duì)于部頒T梁：每跨梁端設(shè)置一道端橫隔梁，中橫隔梁設(shè)置道數(shù)根據(jù)T梁跨徑確定，例如，跨徑20m：2道，跨徑25m～35m：3道，跨徑40m：5道。先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)時(shí)，連續(xù)墩處增設(shè)一道現(xiàn)澆中橫梁。

對(duì)于預(yù)制小箱梁：簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)時(shí)：每跨梁端設(shè)置一道端橫隔梁，中橫隔板設(shè)置道數(shù)根據(jù)小箱梁跨徑確定，相關(guān)研究表明，30m以下跨徑可不設(shè)置中橫隔板，30m和35m跨徑可設(shè)置1道中橫隔板。先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)時(shí)，連續(xù)墩處設(shè)置一道現(xiàn)澆中橫梁。中橫隔板和端橫隔梁設(shè)置原則與簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)相同。

3、常用跨徑橋梁其他上部結(jié)構(gòu)類型

3.1預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)

實(shí)際工程上常見的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，從16～50m跨徑均可采用。常用于市政高架橋、匝道橋、部分公路橋梁。

3.2鋼箱梁結(jié)構(gòu)

適合上跨重要道路，無法中斷交通，不便于滿堂支架現(xiàn)澆的橋梁，從16～50m跨徑均可采用。常用于上跨交通量較大的被交道路市政橋梁。

3.3預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁與鋼箱梁優(yōu)缺點(diǎn)分析比較

3.3.1適用范圍

對(duì)于現(xiàn)澆箱梁，綜合性能較好，費(fèi)用較低，適用面廣;交通樞紐處、造型復(fù)雜、主線與匝道層疊過多處施工難度較大。對(duì)于鋼箱梁，一般適用于不便于斷行封閉的交通樞紐處，適用于造型復(fù)雜、主線與匝道層疊過多處。

3.3.2材質(zhì)方面

對(duì)于現(xiàn)澆箱梁，與鋼箱梁相比整體耐火性、耐腐蝕性較好，但自重較大。對(duì)于鋼箱梁，由于采用鋼材承重，與混凝土箱梁相比自重較輕，但整體耐火性、耐腐蝕性較差。

3.3.3經(jīng)濟(jì)方面

對(duì)于現(xiàn)澆箱梁，建安費(fèi)約0.6～0.75萬元/m2，造價(jià)較低;施工時(shí)人工費(fèi)較高。對(duì)于鋼箱梁，建安費(fèi)約1.1萬元/m2，造價(jià)較高;施工工藝較高，使用數(shù)控機(jī)械較多，人工費(fèi)較低。

3.3.4施工工期

對(duì)于現(xiàn)澆箱梁，連續(xù)聯(lián)可以同時(shí)施工，施工連續(xù)性較好。需要搭設(shè)支架、綁扎鋼筋、澆筑、張拉，施工期較長(zhǎng)，一般為90天。對(duì)于鋼箱梁，在工廠加工制造，不占用時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)吊裝涂裝一般為45天，工期較快。不適合連續(xù)聯(lián)同時(shí)施工。

3.3.5景觀及后期維護(hù)

對(duì)于現(xiàn)澆箱梁，使用清水混凝土施工，外觀較好，持久性好。一般維護(hù)周期長(zhǎng)，費(fèi)用較低。若需維護(hù)，難度較大。對(duì)于鋼箱梁，全部使用涂裝，觀感非常好，運(yùn)行后涂裝層需要定期維護(hù)，維護(hù)周期短，費(fèi)用較高。

4、常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

4.1橋梁高跨比的選擇

合適的高跨比對(duì)橋梁外形和造價(jià)均有一定影響，一般對(duì)于較大跨徑橋梁，平均墩高為0.7～1.0倍跨徑長(zhǎng)度，對(duì)于較小跨徑橋梁，橋梁平均墩高為0.7～1.3倍橋梁跨徑長(zhǎng)度。

4.2橋梁邊跨比的選擇

對(duì)于采用連續(xù)體系的多孔橋梁，應(yīng)從結(jié)構(gòu)受力特性考慮，使邊孔和中孔跨中彎矩與支點(diǎn)處負(fù)彎矩接近相等，合理地確定橋梁邊跨比。

4.3橫隔板個(gè)數(shù)選擇

對(duì)于部頒T梁，橫隔板保證各根主梁相互連成整體，其剛度愈大，整體性愈好。對(duì)于小箱梁，設(shè)置中橫隔板增加截面橫向剛度，限制畸變變形，支承處橫隔板能承受和分布較大支承反力。橫隔板個(gè)數(shù)選擇詳見上文“2.4橫隔梁的設(shè)置”。

結(jié)語：

綜上所述，常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)類型分析、選擇和優(yōu)化是橋梁設(shè)計(jì)中重要環(huán)節(jié)。結(jié)合安徽地區(qū)實(shí)際工程選取情況、規(guī)范要求及項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇最優(yōu)化的上部結(jié)構(gòu)方案既保證橋梁整體承載能力，又提高橋梁的使用性能、穩(wěn)定性和美觀性，且節(jié)約工程造價(jià)，對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)有一定借鑒和參考意義，對(duì)于橋梁事業(yè)發(fā)展也有積極促進(jìn)作用。

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