石春瑞
(北京中交華泰公路技術有限公司,北京 100078)
近年來我國交通基礎設施建設取得了重大的成績,在十三五規(guī)劃中,高速公路的建設同樣擺在非常重要的地位。目前我國高速公路里程數(shù)已經(jīng)成為全球第二,公路建設也逐步有干線交通網(wǎng)絡過度到省際連接段以及加密交通線等方向發(fā)展。地形條件也逐步從平原微丘向山嶺重丘段發(fā)展,也就是說高速公路的施工環(huán)境和地質(zhì)條件越來越惡劣,設計及施工的難度也越來越大,特別是高速公路的橋梁設計和安全以及環(huán)保等要求越來越高,正是基于這樣的背景,本文通過論述橋梁設計的要點,從而為高速公路橋梁設計水平的提升給出一定的技術參考。
橋梁設計從一開始就需要和選位環(huán)境進行融合,重返考慮橋梁建設成功者會后對地質(zhì)以及當?shù)丨h(huán)保的影響,并且考慮選擇合適的橋梁基礎型式,從而提升高速公路橋梁的設計水平。對此可以從下面兩個方面來完善。
第一,根據(jù)環(huán)境要求盡可能的選擇樁基成孔技術,取代傳統(tǒng)的擴大型的基礎施工。因為樁基成孔技術近年來不斷完善,而且實現(xiàn)的方法也越來越豐富,在地質(zhì)強度高且不透水的條件下,挖孔樁能夠有效縮短工期,而且工程質(zhì)量高,對環(huán)境影響小。要比傳統(tǒng)的擴大基礎施工要具有明顯的優(yōu)勢。另外從受力條件來看,也應該選擇嵌巖樁結(jié)合挖孔技術,從而讓橋梁設計更好的和環(huán)境得到有效融合。第二,對于山嶺重丘等地區(qū)的高速公路橋梁建設就更需要和環(huán)境進行融合。由于山區(qū)丘陵地區(qū)縱斷面和橫斷面變化大,而且地質(zhì)條件更為復雜,所以開挖基面較大,容易對地表產(chǎn)生更大破壞,所以在設計上要根據(jù)具體的地形變化進行靈活設計,盡可能的減少開挖面。另外在設計時,要盡可能的避免征伐附近的樹木,避免對環(huán)境的影響。
高度公路橋梁設計的原則需要從上下兩個部分進行論述,其中上部設計主要涉及到主梁﹑伸縮縫以及搭板等部分,而下部設計則主要涉及到橋墩和橋臺的設計。其中上部設計主要包括下面兩個方面。
第一,主梁設計。從施工的復雜程度及價值標準考量,如果主線橋梁單孔跨徑≤10m,就可以采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。而其他跨徑的橋梁則應該使用預應力混凝土結(jié)構(gòu)。如果橋梁整長小于100m或者是單孔跨徑小于等于20m,可以使用簡支體系空心板結(jié)構(gòu)。如果橋梁整長大于100m,且跨徑大于20m以上,則應該使用連續(xù)結(jié)構(gòu)。不過由于跨河大橋的支架澆筑難度大,所以可以使用先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)。另外在山區(qū)建設的特大型橋,同樣也會受到地形影響,現(xiàn)澆難度大,所以也要使用預制的先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)。
第二,伸縮縫的設計。從道路的平穩(wěn)角度來看,橋梁上應該盡可能的減少伸縮縫。對于跨徑小于等于16m的單孔橋梁只需要設置一個伸縮縫,而另一端采用橋面連續(xù)的設計方案。如果橋梁有兩跨,且單孔跨徑小于等于16m,那么伸縮縫可以設計在橋墩處,兩側(cè)橋臺部位則可以使用橋面連續(xù)結(jié)果,這樣就能夠有效提升行車的舒適度。
而對于下部的設計則需要從下面幾個方面來重點考量:第一是橋墩的設計。對于普通的橋梁結(jié)構(gòu)英才采用柱式墩,且上置蓋梁的框架式體系。下面則以30。為分界點,超過30。就需要采用3柱式橋墩,而小于30。則采用雙柱式橋墩。第二就是橋臺的設計。為了有效規(guī)避填土高度對施工造成的影響,需要控制填土高度。在軟土路段臺后填土的高度應該控制在6m之下。而一般路段的臺后填土高度則控制在10m之下。如果橋臺使用擴大基礎進行施工,臺身主要使用重力式,并選擇合理的受力,降低臺身尺寸節(jié)約成本。如果臺高在8m以上,那么臺身敲墻需要設置10:1的前傾斜坡。
在高速公路的橋梁設計方面,除了注重設計準則和環(huán)境融合之外,還需要注重橋梁的一些細節(jié)設計方面,只有如此才能夠有效提升橋梁設計水平,而這些細節(jié)主要體現(xiàn)在下面兩點:
第一,為了規(guī)避施工和運營階段主梁沿著支座方向產(chǎn)生不可逆的側(cè)向以及縱向移位,在設計過程中需要強調(diào)支座安置的水平。在施工過程中也要保障支座頂?shù)孛娴陌仓煤褪芰σ3衷谒矫嫔?。具體的操作細節(jié)體現(xiàn)在下面幾點:首先要墊石頂水平,然后支座也要水平放置。接著就是梁底和支座的接觸面保持水平,其中梁底要采用貼楔形鋼板忙活著在梁底預制時,就可以在支座頂面斷面之處設立可調(diào)整縱向角度或者是橫向角度的專用模板。另外楔形鋼板的加工要保障精度高,并和梁底預埋鋼板進行焊接時,需要精細的焊接工藝,從而避免主梁沿著支座方向進行位移的問題。第二,對于單跨徑在20m到40m之間的特大型橋梁,設計時大多采用150到200為一聯(lián)的連續(xù)性結(jié)構(gòu),并以160型伸縮縫進行設計,從當前的使用效果來看,80型的伸縮縫設計在行車時基本上沒有跳車和噪音。而160型伸縮縫大多存在噪音。從經(jīng)濟效益上來看,一道160型伸縮縫主要受到支座性能的限制,所以在設計上并沒有使用最大的伸縮量,而且造價一般是80型伸縮縫的兩倍。而且使用80型的伸縮縫還可以減少澆筑接頭和橋墩帽梁的施工數(shù)量。而且使用160型的伸縮縫在維修過程中,還需要半幅橋梁完全封閉,但是一般特大型橋梁中間并沒有設置分隔帶缺口,這樣就容易出現(xiàn)半幅橋梁雙向行車,給安全帶來隱患。同樣也會影響到高速行車質(zhì)量。所以針對當前特大型橋梁的160型伸縮縫設計,應該重新修正為80型伸縮縫設計,橋臺所在的聯(lián)按照100到150m進行粉戀,而其他聯(lián)則可以控制在80到100m。
總而言之,高速公路橋梁的設計需要遵循環(huán)境原則,根據(jù)地質(zhì)條件的不同進行相應的調(diào)整,同時還要綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和行車的舒適性以及經(jīng)濟效益。還包括了施工的便捷性以及環(huán)境的協(xié)調(diào)性等諸多元素,只有如此才能夠充分發(fā)掘在橋梁設計過程中可能忽視的細節(jié)問題,進而提升高速公路橋梁設計水平。
[1]羅帥,高濤.高速公路常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁設計探析[J].中國新技術新產(chǎn)品,2012(18):31-36.