(1.蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000；2.長(zhǎng)大橋梁健康檢測(cè)與診斷技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 211112)

紅河州建水(個(gè)舊)至元陽(yáng)高速公路采用雙向4車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h，標(biāo)準(zhǔn)路基寬度25.5 m，建水段起點(diǎn)設(shè)莊子河樞紐接雞石高速、個(gè)舊段起點(diǎn)設(shè)螞蟥塘樞紐接在建新雞高速、終點(diǎn)設(shè)呼山樞紐接在建元蔓高速，路線全長(zhǎng)124 km,地形較為復(fù)雜，屬于典型山區(qū)高速公路。

山區(qū)高速由于受復(fù)雜地質(zhì)條件限制，同時(shí)兼顧地形、地貌、氣象、水文、環(huán)保等因素，通常橋梁比例大且設(shè)計(jì)復(fù)雜，同時(shí)對(duì)施工、養(yǎng)護(hù)、維修等帶來(lái)較大困難，因此準(zhǔn)確把握山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)原則，協(xié)調(diào)好總體設(shè)計(jì)與細(xì)部設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員最為迫切的追求[1-5]。

1 項(xiàng)目特點(diǎn)

1.1 沿線地形起伏、差異性大

項(xiàng)目位于云貴高原南緣、哀牢山和紅河?xùn)|側(cè)，總體上屬構(gòu)造溶蝕侵蝕中山區(qū),地形地貌較復(fù)雜，主要表現(xiàn)為：地勢(shì)南西低北東高，地形起伏大，山體陡峻，沖溝發(fā)育，地形中等切割，發(fā)育構(gòu)造斷陷巖溶盆地。區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于北側(cè)白石巖，高程2226 m，最低點(diǎn)位于紅河河谷，工程區(qū)范圍內(nèi)最低高程220 m，相對(duì)高差達(dá)2000 m。

1.2 地質(zhì)病害多，技術(shù)難度高

全線地質(zhì)調(diào)繪顯示不良地質(zhì)主要為巖溶、活動(dòng)斷裂、高地應(yīng)力、高地溫，其次為滑坡、巖堆、采空區(qū)等，特殊性巖土主要為花崗巖殘積土、紅黏土等，見(jiàn)圖1。路線布設(shè)時(shí)，橋址選擇既要兼顧路線總體走向，又要符合大跨高墩橋的布設(shè)原則，兼顧安全、適用、環(huán)保的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低造價(jià)。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)地形地貌

1.3 環(huán)境保護(hù)、水土保持要求高

本項(xiàng)目沿途地形地貌變化大，路基高填深挖段落多，棄方量大。路線方案布設(shè)時(shí)應(yīng)注重環(huán)境保護(hù)、水土保持，盡量減少并妥善處理好路基棄方,最大限度地掩蓋人工和施工的痕跡，并與自然環(huán)境協(xié)調(diào)，使道路交通與沿線自然風(fēng)景相配合，構(gòu)筑公路沿線生態(tài)旅游景區(qū)。

2 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋

2.1 橫斷面布置

本斷面T梁橫向布置可以依據(jù)通用圖推薦，采用邊板懸臂100 cm、濕接縫45 cm的6片梁方式，見(jiàn)圖2。

圖2 T梁標(biāo)準(zhǔn)斷面布置(單位： cm)

2.2 上部橋型方案

本項(xiàng)目常規(guī)跨徑橋梁采用模擬方法，按不同的橋高度做橋型比選。大致可將墩高分為H≤20 m 、20 m45 m這4種范圍，對(duì)H≤35 m預(yù)制結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁和裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁比選、對(duì)H>35 m預(yù)制結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的跨徑比選。

方案比較時(shí)采用單幅橋?qū)?2.75 m為典型代表，橋長(zhǎng)按各跨徑不同組合，等長(zhǎng)度進(jìn)行比較，見(jiàn)表1。

表1 橋梁經(jīng)濟(jì)性比較平均墩高/m上部結(jié)構(gòu)跨徑布置/m綜合建安費(fèi)/萬(wàn)元15T梁6×20576箱梁4×3058530T梁5×301007箱梁5×3092440T梁6×401920T梁8×30205670T梁5×402068T梁4×501761

綜合比選：①當(dāng)墩高H≤20 m，在山區(qū)跨越山溝、山凹等；在壩區(qū)跨越水溝、河流，且無(wú)凈空限制時(shí)，優(yōu)先選擇20 m T橋。②當(dāng)墩高20 m45 m時(shí)，50 m T梁造價(jià)相對(duì)較低，但考慮到深山區(qū)吊裝施工條件及對(duì)曲線路段布梁的適應(yīng)性，建議采用40 m T梁。

本項(xiàng)目橋型方案的擬定是以上述經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為基本依據(jù)，同時(shí)吸收了云南省多年來(lái)山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)、建造方面卓有成效的經(jīng)驗(yàn)和方法，并考慮高跨比協(xié)調(diào)美觀和施工標(biāo)準(zhǔn)化，在墩高差別不大的前提下，同一段落的橋梁跨徑適當(dāng)統(tǒng)一。

2.3 橋梁下部及基礎(chǔ)

橋墩形式的選用，從結(jié)構(gòu)受力、對(duì)水流影響、環(huán)境保護(hù)、施工工藝水平、工程造價(jià)、美觀協(xié)調(diào)等方面綜合考慮，推薦采用柱式墩、箱型薄壁墩等結(jié)構(gòu)形式，見(jiàn)表2。

表2 下部結(jié)構(gòu)形式表墩高/m擬采用的橋墩形式上下部連接方式≤35雙圓形柱式墩橡膠支座35～65雙矩形實(shí)心墩橡膠支座或墩梁固結(jié)>65變截面箱型薄壁墩橡膠支座或墩梁固結(jié)

墩高較低時(shí)盡量以圓墩為主,當(dāng)墩高較高時(shí)可采用矩形截面以提高截面承載力，其橋墩與基樁通過(guò)方形承臺(tái)連接，見(jiàn)圖3。柱式墩墩高H>7 m設(shè)置底系梁以增加橋墩整體剛度，斜坡上的底系梁宜靠近較高一側(cè)樁柱地面處設(shè)置，以減少施工開(kāi)挖、降低對(duì)環(huán)境的破壞。柱式墩墩高H>15 m設(shè)置柱間系梁，降低橋墩橫向地震響應(yīng)。T梁墩高大于35 m時(shí)采用墩梁固結(jié)體系。

圖3 矩形墩布置圖(單位： cm)

橋臺(tái)一般可采用U型臺(tái)、肋板式臺(tái)、座板臺(tái)和柱式臺(tái)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好、臺(tái)后填土高度小于5 m時(shí)可考慮采用柱式臺(tái)；填土高度較高時(shí)可采用肋板式臺(tái)；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好且橋臺(tái)位于挖方路段時(shí),可采用座板式橋臺(tái)；當(dāng)橋頭縱橫向地形陡峭，無(wú)法放坡時(shí)，可采用U型臺(tái)。山嶺重丘區(qū)的橋梁，由于地面坡度較大，為減少基礎(chǔ)工程量，避免深挖基坑帶來(lái)的地質(zhì)病害，基礎(chǔ)型式宜采用樁基礎(chǔ)。

3 鋼混組合梁橋及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)自重輕，延性高，抗震性能好，制造安裝成本低，施工速度快，具有良好的力學(xué)性能和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖4。

本項(xiàng)目地形起伏大，地質(zhì)條件好，高墩橋梁較多，根據(jù)本項(xiàng)目橋梁特點(diǎn)，對(duì)寬闊“U”型溝谷進(jìn)行70 m跨徑的組合鋼板梁與40 m裝配式預(yù)應(yīng)力砼T梁方案比選、對(duì)陡峭“V”型溝谷進(jìn)行70 m跨徑的組合鋼板梁與變截面連續(xù)剛構(gòu)方案比選。

就這兩句話，讓大家都沉默了，不約而同地向ICU門(mén)口望過(guò)去，突然意識(shí)到打什么打，現(xiàn)在救活權(quán)箏比什么都重要。

圖4 鋼板組合梁標(biāo)準(zhǔn)斷面(單位：cm)

乍甸大橋?yàn)榭缭經(jīng)_溝而設(shè)置，橋位處橋梁分別跨越通村公路、沖溝及S212，地形起伏較大，溝谷整體呈“U”字形，谷寬約500 m、平均墩高約60 m，且橋長(zhǎng)不受水文控制，現(xiàn)采用(60+3×70)m+4×40 m雙工字形鋼板組合梁+T梁、11×40 m T梁2個(gè)方案比選，見(jiàn)表3。

豹子沖大橋?yàn)榭缭經(jīng)_溝而設(shè)置，地面標(biāo)高1384.3～1 522.7 m，高差138.4 m，溝谷整體呈“V”字型，口寬750 m?，F(xiàn)采用4×40 m+(65+120+65) m+8×40 m變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)+T梁、3×40 m+(50+3×70+50)m+7×40 m雙工字形鋼板組合梁+T梁2個(gè)方案比選，見(jiàn)表3。

表3 鋼板組合梁方案比較表墩高/m上部結(jié)構(gòu)跨徑布置/m綜合建安費(fèi)/萬(wàn)元88鋼板組合梁(60+3×70)+4×405868T梁11×405947鋼板組合梁+T梁3×40+(50+3×70+50)+7×4012372109砼連續(xù)剛構(gòu)+T梁4×40+(65+120+65)+8×4014145

4 組合梁斜拉橋及鋼桁梁懸索橋

紅河特大橋位于元陽(yáng)縣南沙水電站庫(kù)區(qū)內(nèi),是紅河州建水(個(gè)舊)至元陽(yáng)高速公路上的關(guān)鍵控制性工程。

4.1 橋位分析

依據(jù)路線總體走向，初擬定6個(gè)橋位進(jìn)行方案論證與比選，橋址處屬于中高山河谷地貌，兩岸地形坡度陡峭，覆蓋層一般0.5～3.0 m，低凹部位達(dá)10 m多，地表出露的灰?guī)r塊石多呈中等風(fēng)化，鉆孔揭露局部有夾層風(fēng)化現(xiàn)象，溶隙、溶孔等溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，鉆孔巖芯發(fā)育蜂窩狀溶蝕孔洞，孔洞最大直徑2 cm，溶隙溶孔充填銹膜，見(jiàn)圖5。

圖5 紅河特大橋地形地貌

受地形地質(zhì)條件及南沙水電站安全要求的限制，重點(diǎn)比選2號(hào)線位與5號(hào)線位，見(jiàn)圖6。

2號(hào)橋位方案：路線由他白依村東側(cè)開(kāi)始設(shè)置他白依隧道(2 500 m)向西，出隧道后沿大灣道班山脊布線，設(shè)置紅河特大橋跨越紅河，至呼山，該段路線里程約10.5 km，工程造價(jià)約15.7億元。

5號(hào)橋位方案：比較段路線起點(diǎn)同2號(hào)橋位，由他白依村東側(cè)開(kāi)始設(shè)置他白依隧道(3 730 m)向西南，由于該橋位處紅河兩岸地勢(shì)較陡，出隧道后直接設(shè)置紅河特大橋跨越紅河，并設(shè)置甘蔗山隧道至呼山，該段路線里程約11.2 km，綜合工程造價(jià)約18.4億元。

圖6 橋位示意圖

綜合比較，2號(hào)橋位建設(shè)里程較短，紅河特大橋建設(shè)實(shí)施條件好，結(jié)構(gòu)安全性好，綜合工程造價(jià)低，綜合優(yōu)勢(shì)較為明顯。

4.2 橋型方案

4.2.1 工字型組合梁斜拉橋

基于紅河特大橋的地形地質(zhì)特點(diǎn)，采用主跨跨

徑相對(duì)較小、塔墩高度相對(duì)較大斜拉橋方案較好地平衡了跨徑與墩高之間的矛盾。根據(jù)兩岸地形接線及合理的邊中跨比，斜拉橋采用(188+420+188)m 3跨連續(xù)漂浮體系,邊中跨比0.447。索塔處設(shè)置橫向限位支座，縱向設(shè)置阻尼限位裝置，下部橋墩較高，邊跨未考慮設(shè)置輔助墩，見(jiàn)圖7。

圖7 斜拉橋總體圖(單位：m)

采用混凝土橋面板代替受力復(fù)雜的正交異性板，橋面剛度大，對(duì)橋面板及橋面鋪裝受力有利；梁段分塊制造，現(xiàn)場(chǎng)散件組裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作大，梁段吊重小，橋面吊機(jī)要求低，現(xiàn)場(chǎng)安裝周期稍長(zhǎng)。

4.2.2 鋼桁梁懸索橋

紅河河谷為“V”型剝蝕谷，橋址處地質(zhì)條件較好，適合建造錨碇，但由于山勢(shì)陡峭，跨徑較小時(shí)橋墩高度超高施工困難，橋跨度取大為宜，另外考慮到懸索橋造型美觀與周邊環(huán)境和諧，擬采用900 m單跨鋼桁梁懸索橋方案，見(jiàn)圖8。

圖8 懸索橋總體圖(單位： m)

采用單跨雙鉸體系，邊跨設(shè)引橋；加勁梁采用鋼桁梁，結(jié)構(gòu)整體剛度較大，結(jié)構(gòu)豎向變形較小；依據(jù)地形地質(zhì)條件，起點(diǎn)側(cè)錨碇采用重力式錨碇、終點(diǎn)側(cè)采用隧道錨；鋼桁梁組件在工廠加工，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝，而后采用纜索整體吊裝，施工方便，施工風(fēng)險(xiǎn)較小，施工措施費(fèi)用低。

綜合必選推薦斜拉橋，該方案外觀協(xié)調(diào)挺拔、簡(jiǎn)潔美觀、與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)，較好地平衡了跨徑與墩高之間的矛盾；工程規(guī)模較小，整體造價(jià)較低；施工工期較短。

5 結(jié)論

山區(qū)高速公路橋梁具有與地形地貌相關(guān)的特點(diǎn)，給橋梁設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等帶來(lái)困難和挑戰(zhàn)，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)遵循“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)?！钡睦砟?，抓住山區(qū)橋梁特點(diǎn)把控好總體方案，橋型布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)公路線形條件，結(jié)合地形、地質(zhì)、水文等統(tǒng)籌考慮，積極采用新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新材料、新工藝，達(dá)到“以人為本”的建設(shè)理念。

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