公路橋梁設(shè)計(jì)的布孔及選型分析

1、<p>　　公路橋梁設(shè)計(jì)的布孔及選型分析</p><p>　　摘 要：文章主要介紹了橋梁的布孔與選型的原則，并結(jié)合某工程實(shí)例，針對(duì)公路橋梁設(shè)計(jì)的布孔與選型進(jìn)行了分析，旨在公路橋梁設(shè)計(jì)中如何根據(jù)具體情況進(jìn)行布設(shè)以達(dá)到橋梁設(shè)計(jì)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的要求，提出了自己的看法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高速公路橋梁橋孔布置橋面平整度 </p><p>　　中

2、圖分類號(hào)：U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一、橋孔布設(shè)原則 </b></p><p>　　橋孔設(shè)計(jì)，應(yīng)在保證橋梁安全運(yùn)營情況下，順暢渲泄包括設(shè)計(jì)洪水在內(nèi)的各級(jí)洪水的水流和泥沙，避免河床產(chǎn)生不利變形，保證墩臺(tái)有足夠的穩(wěn)定性，且做到經(jīng)濟(jì)合理。橋梁孔徑與橋型有關(guān)，但孔徑還取決于地形、水文、地質(zhì)等條件和通航、流冰、流木等其它漂浮物

3、順暢通過橋下的要求，橋孔設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮橋址上下游已建或擬建水利工程引起的河床演變對(duì)橋孔的影響。因此往往在總體設(shè)計(jì)時(shí)先考慮需要的孔徑布置，再考慮橋梁形式，在橋型研究中如認(rèn)為需要改變孔徑時(shí)再予調(diào)整。橋孔布置的影響因素很多，其基本原則是： </p><p>　?。?）一般而言，地質(zhì)條件良好、施工水深不大時(shí)，應(yīng)該采用較小的跨度，反之，宜采用較大的跨度。 </p><p>　　（2）跨越大江大河或海灣

4、的橋梁一般采用大跨徑越過主河槽或通航凈空，采用較小跨徑跨越河灘或非通航范圍。但船只較多河流在河槽內(nèi)的非通航孔跨徑亦不易過小，以備小船只洪水時(shí)靠岸行駛通行。 </p><p>　?。?）通航橋跨應(yīng)考慮滿足通航凈空、橋墩防撞設(shè)施寬度和墩前紊流區(qū)寬度三者的總寬度。同時(shí)應(yīng)該充分考慮河床天然演變導(dǎo)致通航孔位置變化的影響。 </p><p>　　（4）斜橋、彎橋應(yīng)按向水流的法線方向投影的跨徑考慮通航或

5、洪水宣泄的寬度、橋墩阻水面積；在深水河槽中宜采用阻水面積小或獨(dú)柱式橋墩。 </p><p>　　二、橋孔布設(shè)要點(diǎn)分析 </p><p>　　橋孔布設(shè)應(yīng)與天然河流斷面流量分配相適應(yīng)，在灘槽穩(wěn)定的河段上，若橋孔需延伸到河灘上時(shí)，其左右河灘橋孔長(zhǎng)度之比應(yīng)近似等于左右河灘流量之比；在灘槽不穩(wěn)定的河段或橋址位于河灣段時(shí)，橋孔布設(shè)應(yīng)考慮河床變形和流量不均勻分布的影響。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)布孔時(shí)，首先要考慮橋

6、孔凈長(zhǎng)，然后根據(jù)斷面形態(tài)、主流位置、通航要求、河床演變趨勢(shì)、基礎(chǔ)地質(zhì)等，盡量選用合理的標(biāo)準(zhǔn)跨徑，在橋址縱斷面圖上和橋址地形圖上進(jìn)行合理的橋孔布設(shè)，使橋下實(shí)際的水面寬度等于或稍大于計(jì)算的橋孔長(zhǎng)度。橋孔布置，應(yīng)先河槽，后河灘，這樣才能滿足排洪輸沙要求，確保橋梁的安全。 </p><p>　　2.1 山區(qū)河段的橋孔布設(shè) </p><p>　　（1）峽谷河段橋孔布設(shè)不宜壓縮河槽，一般宜單孔跨越。橋

7、面高程可根據(jù)設(shè)計(jì)洪水水位并結(jié)合兩岸地形和路線等條件確定，墩臺(tái)基礎(chǔ)可置于不同高程的巖基上。 </p><p>　?。?）開闊河段橋孔布設(shè)允許壓縮河灘，但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應(yīng)盡量與洪水主流流向正交，否則應(yīng)增大橋孔。 </p><p>　　2.2平原區(qū)河段的橋孔布設(shè) </p><p>　?。?）順直微彎和蜿蜒河段，通過河床演變調(diào)查，預(yù)測(cè)河灣的發(fā)展和深泓的擺動(dòng)，橋孔

8、布設(shè)應(yīng)考慮河床演變的影響。 </p><p>　?。?）分汊河段，在灘槽穩(wěn)定的分汊河段上，斷面流量分配基本穩(wěn)定，可考慮布設(shè)一河多橋，在灘槽不穩(wěn)定的分汊河段上，橋孔布設(shè)應(yīng)預(yù)估各汊流量分配比例的變化。 </p><p>　?。?）寬灘河段，橋孔布設(shè)可根據(jù)橋位上下游主流趨勢(shì)及洪水中泓線擺動(dòng)范圍布置，允許對(duì)河灘作較大壓縮，但應(yīng)考慮壅水影響。若河汊穩(wěn)定而又不宜合并一處，以及河灘的大股水流無法導(dǎo)入橋孔

9、時(shí)，可考慮修建一河多橋。 </p><p>　?。?）游蕩河段，游蕩河段主流遷徙不定，橋孔布設(shè)不宜過多壓縮河床，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刂卫硪?guī)劃，輔以必要的調(diào)治工程，在深泓線可能擺動(dòng)范圍內(nèi)應(yīng)均布設(shè)橋孔。 </p><p>　　三、橋梁選型要點(diǎn)分析 </p><p>　　影響橋梁形式選擇的因素橋涵是一個(gè)整體的空間構(gòu)筑物，其結(jié)構(gòu)形式，一般是指上部結(jié)構(gòu)，墩臺(tái)和基礎(chǔ)的造型，所以在總體設(shè)計(jì)

10、中應(yīng)進(jìn)行綜合分析比較，使上下部構(gòu)造協(xié)調(diào)一致，經(jīng)濟(jì)美觀，同時(shí)要適當(dāng)考慮農(nóng)田排灌的需要，并應(yīng)盡可能采取標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式結(jié)構(gòu)，以利實(shí)現(xiàn)工廠化和機(jī)械化施工。而每一具體的結(jié)構(gòu)形式，又與地址、地形和水文等因素有關(guān)。所以在選擇橋型時(shí)，必須妥善處理各方面的矛盾，選出合理的方案。 </p><p>　　橋梁的長(zhǎng)度、寬度和通航孔大小等都是橋型選擇的獨(dú)立因素，它們是隨設(shè)計(jì)任務(wù)同時(shí)提出的，這些因素不是設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)能隨意更改的。

11、 </p><p>　　經(jīng)濟(jì)是橋型選擇時(shí)考慮的主要因素，一切設(shè)計(jì)必須經(jīng)過詳細(xì)而周密的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。一般來說，造價(jià)低，材料省、勞動(dòng)力消耗少的應(yīng)該是優(yōu)秀方案，但有時(shí)當(dāng)其他技術(shù)因素或使用要求上升為設(shè)計(jì)的主要矛盾時(shí)，也不得不放棄較為經(jīng)濟(jì)的方案。 </p><p>　　地質(zhì)、地形、水文及氣候條件是橋型選擇的限制因素，地質(zhì)條件在很大程度上影響到橋位、橋型（包括基礎(chǔ)類型）和工程投資。地形條件及水文條件將

12、影響到橋型、基礎(chǔ)的深度、水中橋墩的數(shù)量等。 </p><p><b>　　四、工程實(shí)例分析 </b></p><p>　　某公路橋梁，全長(zhǎng)247.21km，地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的蘇南地區(qū)，東段地形平坦，河流、道路密布，水陸交通十分繁忙，為適應(yīng)該地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的要求，必須設(shè)置橋梁、通道、分離式立交等結(jié)構(gòu)物，以滿足各種功能的需要。 </p><p><

13、b>　　4.1橋孔布置 </b></p><p>　　（1）跨河橋梁的布孔。該地區(qū)河流密布，人煙稠密，農(nóng)田耕作采用機(jī)械化作業(yè)，人行通道、機(jī)耕通道多，橋孔布置不能僅考慮泄洪的要求，應(yīng)視兩岸地形、地物與通道布置統(tǒng)一考慮，適當(dāng)加大跨徑或增加孔數(shù)，再用線外道路連接溝通，以滿足人、機(jī)通行的需要，這樣橋梁雖加長(zhǎng)，而結(jié)構(gòu)物的數(shù)量卻減少，避免主線縱斷面線形過多的起伏，亦便于施工。 </p><

14、;p>　?。?）軟基路段的橋孔布置。橋頭路基填土不宜過高，否則將導(dǎo)致橋路結(jié)合部過大的差異沉降而引起跳車，不能滿足使用要求，或增加軟基處理的難度和經(jīng)費(fèi)。計(jì)算分析和先期試驗(yàn)路段沉降觀測(cè)資料表明，軟基地段路基填土高度大于4m，很難滿足橋頭路基工后沉降小于10cm的規(guī)定。施工過程中大量的沉降觀測(cè)資料再次證實(shí)，上面的計(jì)算分析基本正確。為減小橋頭路基的工后沉降，軟基路段的橋孔宜適當(dāng)加長(zhǎng)，使經(jīng)過處理的軟基路段工后沉降控制在允許值內(nèi)，根據(jù)計(jì)算和觀

15、測(cè)數(shù)據(jù)分析，橋頭路基的高度宜控制在5m以下。 </p><p>　　（3）斜、彎橋的結(jié)構(gòu)布置。高速公路上車輛高速行駛，必須保證安全和舒適，設(shè)計(jì)應(yīng)保待平、縱線形在視覺上的連續(xù)性，以引導(dǎo)駕駛員的視線。因此，無論是一般結(jié)構(gòu)物，還是大型橋梁，在平、縱、橫布置上應(yīng)滿足布線要求，服從于線形綜合設(shè)計(jì)。在此原則下，橋梁大多數(shù)系斜、彎結(jié)構(gòu)。在滿足使用功能條件下，為了加快工程建設(shè)，便于施工和工廠化生產(chǎn)及質(zhì)量控制，采取下列措施布置斜、

16、彎結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　4.2橋墩結(jié)構(gòu)選型 </p><p>　?。?）柱式橋墩。帶蓋梁?jiǎn)闻艠吨綐蚨帐怯媚艹惺軓澗氐纳w梁來代替實(shí)體式橋墩上的墩帽，當(dāng)采用群樁基礎(chǔ)時(shí)，需在樁頂設(shè)置承臺(tái)，使各樁共同受力，并通過它使柱與樁相連（一般適用于簡(jiǎn)支梁橋或先簡(jiǎn)支后連續(xù)的連續(xù)梁橋）。 </p><p>　?。?）重力式實(shí)體橋墩。靠自身恒載（包括橋垮結(jié)構(gòu)恒載）來平衡外力（偏心

17、力矩）和保證橋墩的穩(wěn)定（抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定）。因此污工體積較大，阻水面積增大，抗沖擊力較差，不宜用在流速大并挾有大量泥沙的河流。對(duì)地基承載力的要求高。墩身多做成實(shí)體式的，不配鋼筋，多用塊石或片石混凝土砌筑。 </p><p>　?。?）鋼筋混凝土薄壁墩。鋼筋混凝土薄壁墩又可分為單肢薄壁墩和雙肢薄壁墩兩種形式。前者墩身重量較輕，可節(jié)約污工材料，適用于地質(zhì)條件較差時(shí)的簡(jiǎn)支梁橋上；后者適用于墩梁固結(jié)的連續(xù)剛構(gòu)橋上（多

18、用于互通式立交的跨線橋上）。 </p><p>　?。?）選用墩臺(tái)時(shí)的注意事項(xiàng)。1）為了減少軟基位移對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，盡可能減少超靜定個(gè)數(shù)，適當(dāng)加大樁間距，減少樁的根數(shù)。2）軟土地基的橋梁，由于軟土的變形對(duì)構(gòu)造物的危害極大且難以預(yù)料，尤其是蠕動(dòng)變形對(duì)結(jié)構(gòu)的危害是致命的，直接影響到結(jié)構(gòu)的耐久性。對(duì)可能對(duì)構(gòu)造物產(chǎn)生不利影響的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)軟土的物理力學(xué)指標(biāo)、軟土厚度，進(jìn)行相應(yīng)的軟基處理，以避免軟土的水平向變形對(duì)樁基產(chǎn)生附加

19、水平力，并消除蠕動(dòng)隱患。3）軟土地基由于強(qiáng)度低、易變形，樁基的最大彎矩點(diǎn)和彎矩零點(diǎn)可能因受到各種不可預(yù)見因素的影響而變化。 </p><p><b>　　五、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，在橋梁布孔與選型時(shí)，首先要根據(jù)河道情況、路線等級(jí)、地理位置、通航要求、地質(zhì)情況確定橋梁長(zhǎng)度，然后根據(jù)具體情況確定橋孔布置，最后根據(jù)造價(jià)、工期、質(zhì)量等確定具體結(jié)構(gòu)型式，