论文部分内容阅读
摘 要:高速公路桥梁设计在不同的地形条件下其设计与施工均存在差异性,文章就高速公路桥梁设计与环境的配合、设计的一般性要求和基本原则等问题进行了探讨,并提出了高速公路桥梁设计和施工中应该注意的几个细节问题。
关键词:高速公路 桥梁设计 环境配合 设计要求 设计原则
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(a)-0099-01
随着交通事业的迅猛发展,高速公路建设也进入快车道。随着公路总里程的增加,公路建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展,地形条件也逐渐由平原微丘向山岭重丘发展,水文地质条件及施工条件越来越恶劣,设计施工的难度越来越大,这些都对高速公路桥梁设计的技术、安全、环保等方面提出了越来越高的要求。
1 桥梁设计与环境配合
桥梁设计从一开始就应考虑桥梁的安全及桥梁建成后对地质、环保、造价等各方面的影响,在此基础上,选择合理的桥梁基础型式。这里特别需要注意的两个问题是:
(1)随着桥梁桩基础在公路桥梁的广泛应用,桩基成孔技术和手段越来越丰富,工程成本越来越小,工程质量越来越高,特别是在强度高且不透水的地质条件下,挖孔桩已被广泛应用。扩大基础施工工期长、费用高,基坑开挖量工程量大,对地面破坏大,从受力条件看多可用嵌岩桩结合挖孔施工代替,因此梁式桥梁选择基础方案时慎用扩大基础。
(2)在山区桥梁的建设中尤其要注意与环境的配合。在山区由于横、纵断面变化较大且地质条件复杂,往往造成开挖面很大,严重破坏地表,因此使用上应更灵活一些,将基础根据实际地形做变化灵活的设计,可减小开挖面。还有就是山区桥梁在能够保证施工必须的场地和便道条件以及桥梁结构安全时,尽量不要砍伐征地范围内的树木。
2 桥梁设计一般性要求和基本原则
2.1 对高速公路桥梁设计的一般要求
对于大跨径桥梁,采用预应力混凝土连续梁、连续刚构、钢桁梁悬索桥等多种方案。在桥位基本确定以后,本着因地制宜的原则,设计师应结合桥梁周边地质、水文、施工条件、景观协调等因素,在综合比较的基础上选桥型方案。应严格遵循的主要原则是:
首先,在满足桥梁使用功能要求的前提下,力求桥梁造型新颖、布局合理。特别要注重墩高与桥跨的比例关系,使桥梁与周围整体景观相互协调。
其次,在满足造价预算的前提下,桥梁设计中应尽量满足结构整体性好、高速行车安全性好、承载能力大的桥型。
最后,应选用技术成熟、施工快速简便的桥型方案,尽量做到结构标准化、施工机械化,保证桥梁早日顺利投入使用。
2.2 高速公路桥梁设计的基本原则
高速公路桥梁设计的基本原则可以从上部和下部设计两方面进行总结。上部设计中应注重主梁、伸缩缝、搭板等部分的合理构造,下部应注重桥墩、桥台等部分的设计。
2.2.1 上部设计
(1)主梁
从价值标准及施工的难易程度来看,一般有以下的一些情况:主线桥梁单孔跨径≤10m的桥梁一般可采用普通钢筋混凝土结构;其余跨径的桥梁宜采用预应力混凝土结构;桥梁桥长＜100m或单孔跨径 20m(包括20m)跨径以下宜采用简支体系空心板结构,桥梁桥长＞100m或20m跨径以上宜采用其他连续结构。但对于跨河桥梁由于支架现浇难度较大的问题,宜尽量采用先简支后连续结构。对于山区内中等跨径的特大、大桥,因受地形影响,现浇难度非常大,也宜采用预制的先简支后连续结构。但山区内一般平曲线较小,预制结构须考虑平曲线的影响,考虑施工简单采用统一梁长预制,布跨跟平原区略有不同。
(2)伸缩缝
从行车平稳舒适的角度考虑,在桥上应尽量少设伸缩缝。对跨径≤16m的单孔桥梁只设1道伸缩缝,另一端采用桥面连续;对于两跨单孔跨径16m以下(包括16m)的桥梁,伸缩缝设于桥墩处,两侧桥台处则采用桥面连续。这样可以尽量的使行车舒适,减少事故发生的可能性。
2.2.2 下部设计
(1)桥墩
对于普通结构的桥梁一般宜采用柱式墩身上置盖梁的框架式体系。下面分成30°的两种情况:桥梁斜交角度＜30°时,采用双柱式桥墩;角度≥30°时,采用3柱式桥墩。对于特殊设计的桥梁,尽量取消桥墩盖梁的设置,墩身设计力求简洁美观。墩台的基础应视不同的地形来考虑:在平原微丘区,视地质情况而定;在山岭重丘区,横向起伏较大,山区横坡较陡处桥墩基础应采用桩基,桥台尽量采用肋板配挖孔桩或采用桩柱式,以避免大面积的开挖。但对于横向坡度较小、纵向坡度较大的桥梁宜采用重力式墩台、明开挖基础。
(2)桥台
为减少台后填土高度给施工带来的影响,要控制填土高度。在软土路段台后填土高度宜控制在6m以下,一般路段其高度宜控制在10m以下。桥台采用扩大基础时,台身一般用重力式。为使受力更为合理,降低尺寸,节约造价,当台高8m以上时,台身前墙设置10:1的前倾斜坡。横向地面变化大的重力式桥台宜设置阶梯式。对于采用“U”型台的扩大基础,其前墙尺寸与台身高度和地基承载力有关。
3 设计应考虑其他方面的细节问题
除了应遵循的一般性要求和基本原则外,高速公路桥梁设计还具有与一般桥梁设计的差异之处,这特别表现在一些具体的细节问题上。
(1)为避免在施工和运营阶段主梁沿支座产生不可恢复的侧向和纵向位移,设计中应强调支座安放必须水平,施工应保证支座顶底面安放和受力在水平面上。具体操作为:垫石顶要水平;支座要水平放置;梁底与支座接触面也要水平,梁底应采用贴楔形钢板,或在梁底预制时,支座顶面断面处设置可调整纵向和横向角度的专用模板的方法调整。其中楔形钢板可在工厂加工精度高,与梁底预埋钢板应采用焊接工艺。这样就可以避免主梁沿支座位移。
(2)单跨20～40m跨径的特大桥,设计多按150～200一联采用结构连续,设160型伸缩缝。从目前使用效果看,80型伸缩缝行车基本没有跳车和噪音,160型伸缩缝均存在噪音;从经济上看,一道160型缝由于受到支座性能的限制一般设计上未使用最大伸缩量,而其造价远高于80型伸缩缝的2倍,使用80型伸缩缝还可减少现浇接头和桥墩帽梁的工程数量;另外160型伸缩缝维修时需半幅桥梁全封闭,而特长桥梁上往往未设中央分隔带缺口,造成桥经常出于半幅双向通车的不安全状态,也严重影响高速公路的使用功能。综上所述,无论从经济上和使用效果上看,有些桥梁宜尽量采用80型伸缩缝。分联采用桥台所在的联按100～150m,其它联按80～100m的长度控制结构连续联长度。
4 结语
高速公路桥梁设计在不同的地形条件下其设计与施工均存在差异性,应综合考虑结构安全性、行车舒适性、经济合理性、施工便利性、环境协调性等各种因素。本文就高速公路桥梁设计提出一些建议和对一些问题进行了探讨,以期引起有关桥梁设计单位的重视,从而避免由于设计考虑不周而造成施工的麻烦和行车的不适。
参考文献
[1] 湖南省交通规划勘察设计院.吉茶高速公路桥梁总体设计思路,2010
[2] 广西壮族自治区交通基建管理局.隆林-百色高速公路桥梁设计探讨,2008.
关键词:高速公路 桥梁设计 环境配合 设计要求 设计原则
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(a)-0099-01
随着交通事业的迅猛发展,高速公路建设也进入快车道。随着公路总里程的增加,公路建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展,地形条件也逐渐由平原微丘向山岭重丘发展,水文地质条件及施工条件越来越恶劣,设计施工的难度越来越大,这些都对高速公路桥梁设计的技术、安全、环保等方面提出了越来越高的要求。
1 桥梁设计与环境配合
桥梁设计从一开始就应考虑桥梁的安全及桥梁建成后对地质、环保、造价等各方面的影响,在此基础上,选择合理的桥梁基础型式。这里特别需要注意的两个问题是:
(1)随着桥梁桩基础在公路桥梁的广泛应用,桩基成孔技术和手段越来越丰富,工程成本越来越小,工程质量越来越高,特别是在强度高且不透水的地质条件下,挖孔桩已被广泛应用。扩大基础施工工期长、费用高,基坑开挖量工程量大,对地面破坏大,从受力条件看多可用嵌岩桩结合挖孔施工代替,因此梁式桥梁选择基础方案时慎用扩大基础。
(2)在山区桥梁的建设中尤其要注意与环境的配合。在山区由于横、纵断面变化较大且地质条件复杂,往往造成开挖面很大,严重破坏地表,因此使用上应更灵活一些,将基础根据实际地形做变化灵活的设计,可减小开挖面。还有就是山区桥梁在能够保证施工必须的场地和便道条件以及桥梁结构安全时,尽量不要砍伐征地范围内的树木。
2 桥梁设计一般性要求和基本原则
2.1 对高速公路桥梁设计的一般要求
对于大跨径桥梁,采用预应力混凝土连续梁、连续刚构、钢桁梁悬索桥等多种方案。在桥位基本确定以后,本着因地制宜的原则,设计师应结合桥梁周边地质、水文、施工条件、景观协调等因素,在综合比较的基础上选桥型方案。应严格遵循的主要原则是:
首先,在满足桥梁使用功能要求的前提下,力求桥梁造型新颖、布局合理。特别要注重墩高与桥跨的比例关系,使桥梁与周围整体景观相互协调。
其次,在满足造价预算的前提下,桥梁设计中应尽量满足结构整体性好、高速行车安全性好、承载能力大的桥型。
最后,应选用技术成熟、施工快速简便的桥型方案,尽量做到结构标准化、施工机械化,保证桥梁早日顺利投入使用。
2.2 高速公路桥梁设计的基本原则
高速公路桥梁设计的基本原则可以从上部和下部设计两方面进行总结。上部设计中应注重主梁、伸缩缝、搭板等部分的合理构造,下部应注重桥墩、桥台等部分的设计。
2.2.1 上部设计
(1)主梁
从价值标准及施工的难易程度来看,一般有以下的一些情况:主线桥梁单孔跨径≤10m的桥梁一般可采用普通钢筋混凝土结构;其余跨径的桥梁宜采用预应力混凝土结构;桥梁桥长＜100m或单孔跨径 20m(包括20m)跨径以下宜采用简支体系空心板结构,桥梁桥长＞100m或20m跨径以上宜采用其他连续结构。但对于跨河桥梁由于支架现浇难度较大的问题,宜尽量采用先简支后连续结构。对于山区内中等跨径的特大、大桥,因受地形影响,现浇难度非常大,也宜采用预制的先简支后连续结构。但山区内一般平曲线较小,预制结构须考虑平曲线的影响,考虑施工简单采用统一梁长预制,布跨跟平原区略有不同。
(2)伸缩缝
从行车平稳舒适的角度考虑,在桥上应尽量少设伸缩缝。对跨径≤16m的单孔桥梁只设1道伸缩缝,另一端采用桥面连续;对于两跨单孔跨径16m以下(包括16m)的桥梁,伸缩缝设于桥墩处,两侧桥台处则采用桥面连续。这样可以尽量的使行车舒适,减少事故发生的可能性。
2.2.2 下部设计
(1)桥墩
对于普通结构的桥梁一般宜采用柱式墩身上置盖梁的框架式体系。下面分成30°的两种情况:桥梁斜交角度＜30°时,采用双柱式桥墩;角度≥30°时,采用3柱式桥墩。对于特殊设计的桥梁,尽量取消桥墩盖梁的设置,墩身设计力求简洁美观。墩台的基础应视不同的地形来考虑:在平原微丘区,视地质情况而定;在山岭重丘区,横向起伏较大,山区横坡较陡处桥墩基础应采用桩基,桥台尽量采用肋板配挖孔桩或采用桩柱式,以避免大面积的开挖。但对于横向坡度较小、纵向坡度较大的桥梁宜采用重力式墩台、明开挖基础。
(2)桥台
为减少台后填土高度给施工带来的影响,要控制填土高度。在软土路段台后填土高度宜控制在6m以下,一般路段其高度宜控制在10m以下。桥台采用扩大基础时,台身一般用重力式。为使受力更为合理,降低尺寸,节约造价,当台高8m以上时,台身前墙设置10:1的前倾斜坡。横向地面变化大的重力式桥台宜设置阶梯式。对于采用“U”型台的扩大基础,其前墙尺寸与台身高度和地基承载力有关。
3 设计应考虑其他方面的细节问题
除了应遵循的一般性要求和基本原则外,高速公路桥梁设计还具有与一般桥梁设计的差异之处,这特别表现在一些具体的细节问题上。
(1)为避免在施工和运营阶段主梁沿支座产生不可恢复的侧向和纵向位移,设计中应强调支座安放必须水平,施工应保证支座顶底面安放和受力在水平面上。具体操作为:垫石顶要水平;支座要水平放置;梁底与支座接触面也要水平,梁底应采用贴楔形钢板,或在梁底预制时,支座顶面断面处设置可调整纵向和横向角度的专用模板的方法调整。其中楔形钢板可在工厂加工精度高,与梁底预埋钢板应采用焊接工艺。这样就可以避免主梁沿支座位移。
(2)单跨20～40m跨径的特大桥,设计多按150～200一联采用结构连续,设160型伸缩缝。从目前使用效果看,80型伸缩缝行车基本没有跳车和噪音,160型伸缩缝均存在噪音;从经济上看,一道160型缝由于受到支座性能的限制一般设计上未使用最大伸缩量,而其造价远高于80型伸缩缝的2倍,使用80型伸缩缝还可减少现浇接头和桥墩帽梁的工程数量;另外160型伸缩缝维修时需半幅桥梁全封闭,而特长桥梁上往往未设中央分隔带缺口,造成桥经常出于半幅双向通车的不安全状态,也严重影响高速公路的使用功能。综上所述,无论从经济上和使用效果上看,有些桥梁宜尽量采用80型伸缩缝。分联采用桥台所在的联按100～150m,其它联按80～100m的长度控制结构连续联长度。
4 结语
高速公路桥梁设计在不同的地形条件下其设计与施工均存在差异性,应综合考虑结构安全性、行车舒适性、经济合理性、施工便利性、环境协调性等各种因素。本文就高速公路桥梁设计提出一些建议和对一些问题进行了探讨,以期引起有关桥梁设计单位的重视,从而避免由于设计考虑不周而造成施工的麻烦和行车的不适。
参考文献
[1] 湖南省交通规划勘察设计院.吉茶高速公路桥梁总体设计思路,2010
[2] 广西壮族自治区交通基建管理局.隆林-百色高速公路桥梁设计探讨,2008.