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行業新聞

高速公路橋梁建設特點及優化設計

本站     2021-1-25 10:22:49    

結合山區高速公路橋梁建設的特點,分析了山區高速公路橋梁優化設計原則,包括安全性原則、經濟性原則和協調性原則,重點就橋梁上部結構、下部結構、附屬結構及防排水等內容提出有針對性的設計優化措施。結論證實,采取優化設計策略,不僅順利完成山區高速公路橋梁設計任務,還有利于更好指導工程施工,也為提升工程質量和效益,促進橋梁工程作用的充分發揮奠定基礎。

關鍵詞:山區高速公路橋梁;建設特點;優化設計

1山區高速公路橋梁建設的特點

山區高速公路橋梁建設穿越的地形地質條件比較復雜,施工難度大、技術要求高,資金投入多,主要特點如下。

1.1技術難題多

山區高速公路橋梁穿越的地形地質條件復雜,對工程質量建設的要求較高,施工過程的技術難題多。例如,施工中不僅有勘察設計難題,而且在鋼筋綁扎、混凝土澆筑、施工養護等方面都面臨著技術難題。為有效應對這些技術難題,必須加強質量控制,確保橋梁施工效果。

1.2工程規模大

山區高速公路橋梁工程規模大,主要表現為橋梁跨度大,高墩施工規模大,任務多[1]。為有效應對這些挑戰,應該加強現場勘查,制定科學合理的施工技術方案,把握質量控制要點,確保山區高速公路橋梁建設質量。

1.3工程造價高

山區高速公路橋梁施工規模大、工期長、風險大,需要的施工材料和機械設備多,因而工程造價成本高。為此,應合理安排資金預算,加強施工成本的動態管理與控制,防止發生成本超支現象,確保工程建設效益。

2山區高速公路橋梁優化設計的原則

為提升橋梁結構設計水平,應遵循以下設計原則。

2.1安全性原則

確保山區高速公路橋梁施工和運行安全是設計過程中必須高度重視的問題。常規橋梁一般釆用技術成熟、標準化程度高、對現場養護要求相對低的裝配式結構,以便采用標準化、系列化和工廠化施工。而在山區特殊橋梁結構設計中則應開展單獨設計,釆用技術成熟、受力明確、協調性優、結構安全的橋型。同時在設計過程中落實安全性原則,確保結構的穩定與安全,使橋梁能適應復雜的自然環境,有效承受行車荷載,并能應對惡劣自然條件可能帶來的不利影響[2]。

2.2經濟性原則

山區高速公路橋梁設計中應落實經濟性原則。要進行高填深挖與橋隧的比選,控制橋隧規模與特殊路基規模,合理利用地形以減少特大橋規模及橋梁墩柱高度,控制工程造價以節約投資成本。要注重路線方案的優化選擇、橋隧結構物的合理布設、橋隧設計方案的比選,通過降低成本以更好落實經濟性原則。

2.3協調性原則

山區高速公路橋梁設計中,不僅要滿足技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求,同時還應滿足美觀和環保需要,重視與環境的協調,遵守“因地制宜、就地取材、便于施工和養護”的原則。山區高速公路橋梁方案選擇及孔跨布設時,除考慮結構本身的合理性外,還應注重高跨比協調,在無特殊要求時盡量采用經濟跨徑,同時注重景觀協調,布孔時注意跨徑的一致性或變化的協調性。避免因橋梁修建對山體大填大挖,從而導致植被破壞和自然環境平衡遭到破壞。從橋型總體布設到施工方案制定,要充分貫徹“不破壞就是最大的保護”理念,把對當地環境的影響降至最低,注重與周圍環境協調。

3山區高速公路橋梁優化設計

3.1上部結構設計優化措施

上部結構設計時,橋型方案應根據地形、地質、水文、橋墩高度等選取。通常情況下,采用構造簡單、施工方便、造價較低的結構簡支、橋面連續的橋型。常規橋梁上部結構形式及跨徑設計時,以25m裝配式預應力混凝土簡支小箱梁、30m、40m裝配式預應力混凝土簡支T梁為主,且同一座橋梁的跨徑不宜多于兩種。對于橋高大于60m的橋位,宜綜合考慮采用連續剛構橋型。山區河流、溝谷等地季節流量差異大,泥砂石等攜帶物對橋墩強度和穩定性可能會造成威脅。因此,橋梁跨越時應盡量避免在溝谷中心設置橋墩。為較好適應地形,可選擇采用組合跨徑布孔方案。斜坡上橋梁基礎施工困難,且施工對坡面植被及邊坡穩定的影響較大,適宜采用稍大的跨徑[3]。

3.2下部結構設計優化措施

彎橋高墩設計計算時應考慮偏心荷載、離心力以及風荷載的影響;各墩剛度應協調,相差不宜太大以提高抗震性能。當墩高小于35m時,下部采用圓柱式橋墩。當墩高大于35m時采用雙柱實心(空心)方墩。橋梁下部結構形式應盡量進行歸并統一,以便減少樁柱類型,利于施工。當基礎底面位于巖石層理傾向與山坡向一致的山坡上時,宜采用樁基礎[4]。采用雙柱方墩時,基礎一般采用挖孔方樁,但如果遇到軟弱夾層、卵石、漂石等容易造成塌孔的地質,或地下水位較高、地層含有煤氣、瓦斯等有害氣體等不允許采用挖孔樁的情況,應采用鉆孔群樁設計。當斜坡較陡時要考慮斜坡影響,增加樁基礎的嵌巖深度。應通過驗算增加山坡內側基樁的嵌巖深度,相鄰樁基的樁底高程差值不大于相鄰樁基的凈間距。明挖擴大基礎底面應置于巖層上,基礎的埋置深度應滿足河流沖刷及承載力要求。當墩臺基礎嵌于巖石山坡的新鮮基巖內時,基礎底面前緣至山坡巖面的水平安全距離按如下原則確定:當山坡為軟質巖時,水平安全距離值不得小于2~3.5m;當為硬質巖時,水平安全距離值不得小于1~2m。水平安全距離值隨巖石節理發育程度、巖石飽和單軸抗壓極限強度、巖層走向而定;A底面不應置于滑坡、坍塌等不穩定山坡體。在滿足結構安全的情況下,擴大基礎、承臺、底系梁或樁頂高程應盡量抬高,同一橋墩柱高相差較大時,可采用接長低側樁基的形式,以不開挖或少開挖山體邊坡的原則,減少廢棄土數量以及對山體的擾動。要盡量避免在陡斜邊坡上設置高橋臺,橋梁長度宜適當增加以使橋臺伸入山體2~3m為宜。當梁體伸入山體且地質條件較好時,可直接開挖基巖澆筑臺帽。

3.3附屬結構及排水設計優化措施

橋頭搭板設計時,如果橋臺處于挖方段,地層為不需要換填的均勻巖層時可不設搭板。橋梁伸縮裝置設計時,如果是高墩,應考慮由墩臺水平位移產生伸縮量增大的影響,根據計算適當增加伸縮裝置的伸縮量。橋面防排水設計時,位于凹型曲線上的橋梁,其泄水管應適當加密,并在凹型曲線最低點處設置泄水孔?缭剿畮旎蛎舾行运幢Wo區、公路、鐵路的橋梁,橋面排水必須采用集中排放?缇橋橋面的雨水應通過排水管引入邊溝,不得直接排到公路上,以免污染路面、墩臺及影響行車安全。對于跨越水庫或敏感性水源保護區,必須經隔油沉淀達到相關標準后才能排入溝渠。

4結語

橋梁設計是山區高速公路建設的重要內容,也是必須重視和關注的問題,通過加強山區高速公路橋梁優化設計,不僅有利于提高設計工作質量,還有利于更好指導工程施工,對推動橋梁工程建設順利進行,提升山區高速公路橋梁結構的穩定性和耐久性,延長工程使用壽命,促進其作用充分發揮具有重要意義。因此,設計人員應加強自身學習,把握設計要點,提高工程設計水平,為施工順利進行和工程質量提升奠定基礎。


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