浅析平原地区高速公路的特点及桥梁设计

浅析平原地区高速公路的特点及桥梁设计

作者：陈涛 李海池

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第13期

摘要：某高速公路全长52.3公里，总投资30.51亿元，其中大桥52座，隧道17座，服务区1个，互通区6个。本文作者以其中78米跨线桥的实例进行阐述，对平原地区高速公路的特点及桥梁设计进行分析，以供同僚参考。 关键词：平原地区 高速公路 特点 桥梁设计 1、平原地区高速公路的特点

高速公路必须采用全封闭 全立交的形式，由于平原地区路网密集，立交、通道及涵洞等结构物众多，导致平原地区高速公路纵断面设计线普遍高于地面线， 因此平原地区高速公路路堤高、占地多。且道路在施工中容易对环境造成破坏.如果没有处理好道路与环境的关系，不仅会增加建设投资，还会给运营带来安全隐患。基于平原地区高速公路存在以上特点.为适应路线线形的布设，设计时一般采用高墩、长桥大坡段等 并要根据平原地区的实际情况在不同阶段采取不同的方法和手段。 2、平原地区高速公路桥梁 2.1平原地区高速公路桥梁设计原则

由于平原地区的路网密集、结构物多.在平原地区修建高速公路桥梁 时，应当遵循的主要原则为：

（1）桥梁安全 这一原则是桥梁进行设计的首要因素，包括了设计时的通航安全、通行 安全、结构及基础承载力的安全.施工时的施工安全以及交通安全等。安全性 原则在确定桥梁的桥下净空、布设桥面安全设施以及选择桥梁基础形式中起主 导作用。

（2）建设成本最低 这一原则是指在修建平原地区高速公路桥梁时.在保证桥梁质量和工期的前提下，尽可能降低桥梁的造价，使其达到最低。在降低桥梁造价时，通常采用以下方法：改变桥梁设计结构、因地制宜选择桥梁建筑材料、选择最佳施工方案等。

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（3）环境保护 这一原则是指线路选线时应当采用绿色选线，桥梁选址时应当合理考虑环境因素.并在桥梁结构设计及施工方法选取时，尽可能降低桥梁对周围环境的破坏。 2.桥型的选择

考虑到平原地区高速公路桥梁引桥长、路基高、占地广等特点.桥梁类型的选择不仅会对其设计和施工有很大的影响 还会影响到工程成本和工程质量。因此，平原地区高速公路桥梁选型应综合考虑受力特点以及经济性.并结合桥梁的具体情况而进行。

对中等跨径的桥梁而言，预制拼装多梁式T梁桥以其造价省、施工方便等特点成为常用的桥型。在应用预制拼装多梁式T梁时，弯曲程度不大的曲线桥也可采用直梁设计 以翼缘板宽度来调整线性，减少曲梁的弯扭作用. 以弥补曲梁受力及施工上的不足。

对于大跨度桥梁而言.拱桥以其跨越能力强 造价省等特点成为平原地区高速公路桥梁的常用桥型。拱桥一般在拱脚处为简支结构，但为了适应高速公路桥梁要求，拱桥必须具有良好的整体性和舒适性。 3.桥位的选择

桥位在选择时应当服从路线的走向以及线型要求.同时还要兼顾桥位处河床的自然条件.将桥位尽量选择在顺直、稳定、断面窄的河段上，使桥梁的轴线和河流方向保持正交，减小桥梁跨度.桥梁必须斜交跨河时，尽量保持墩台轴线与水流迹线一致 保证桥梁不改变行洪状态 以减小桥下的冲刷作用。 3、桥梁上部构造

平原地区高速公路桥梁通常会将异向车道分开设计.梁体在单向行驶汽车的制动力反复作用下，有沿汽车行驶方向滑移的趋势。因此.在选择桥梁上部构造时应结合桥位处地质情况、河流水文条件、施工难度及环保要求.综合考虑桥梁的受力特点以及经济性，并结合桥梁的实际情况.尽量做到造价省、施工方便。

先简支后连续的上部结构体系克服了传统简支桥寿命短、养护勤、造价高以及传统连续桥工期长、造价高的缺点，能有效利用工业化大规模生产，并能运用现代化的起重设备安装 桥面无断点，且行车舒适.同时由于支点负弯矩的存在使得梁体跨中正弯矩明显减少 从而减少材料用量. 减轻结构自重 达到质量好、造价低、工期短、寿命长的效果。这种结构体系既适应平面线形 又结合桥梁受力特点 受到越来越多同行的认可。

悬臂拼装或悬臂浇注连续（刚构）箱梁施工方便、受力合理.在施工过程中几乎不受预制场地和交通运输等条件的限制. 吊装时也无需大型机具。还可以通过调整支承体系、预应力配置、箱梁截面以及墩台形式来实现上部构造的优化设计.进而提高其整体性和耐久性。

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4、桥梁下部结构

平原地区高速公路桥梁引桥长、跨度大、坡段长，受这些条件的限制平原地区高速公路桥梁的设计难度较大。一般来说.桥梁下部结构设计主要涉及以下几个问题：

（1）桥墩样式的选取。桥墩分为重力式桥墩和轻型桥墩两类， 重力式桥墩一般采用混凝土等实体结构。它能充分利用材料的抗压性能以抵抗外力.并且取材方便、施工简易、坚固耐久。轻型桥墩外形轻盈美观， 便于利用滑升模板施工，能加快施工进度.提高劳动生产率。 （2）桥梁基础的选取。基础在桥梁设计与施工中占有极其重要的地位，是桥梁下部结构的重要组成部分.并对桥梁的安全性和造价有很大的影响。常用的桥梁基础形式为桩基础与扩大基础，桩基础多为柱桩和嵌岩桩，地质较差地段一般采用摩擦桩：扩大基础属直接基础，上部荷载通过基础底板直接传给地基。 5、本项目采取方案

本项目为78m跨线桥，在设计时本着安全高、成本低、环境保护三项原则，合理选择桥台位置和跨越方式。在桥梁选型时，考虑到平原地区地形特点 材料供应及施工进度要求，为达到造价省、施工方便的目的.本项目选择预制拼装多梁式T梁桥。在上部结构选取时，根据桥梁高度、高跨比的关系以及每联桥墩高度尽量一致的原则进行分联，采用24m+30m+24m布设桥孔.桥梁采用一跨过线，不在线路中布设桥墩。为改善桥面行车条件，全线采用先简支后连续结构体系。同时在下部墩台计算中.考虑桥面连续后的联合作用。鉴于先简支后连续上部结构体系的众多优点 本项目综合考虑各方面因素.采用了先简支后连续的方式进行施工。由于本项目桥梁跨径在20～30m之间，墩高在30m以内。为尽可能的统一化及标准化.桥墩形式采用轻型桥墩。又由于本项目为跨线桥.桥梁跨越不受水流限制.且上部结构采用预制拼装T梁 为提高梁体的抗扭刚度和横向稳定性，促

进桥梁与周围环境协调一致.外型简洁优美.线条流畅.本项目采用双柱墩。在选取基础时.由于桥址所在区域地表以下40m以内，地层全为第四系全新统文化期河湖相；中洪积沉积物 土质特性为低液限粘土 粉砂和细砂 承载能力较低，扩大基础已经不能满足要求.于此.本项目采用摩擦桩基础。 结论

平原地区高速公路桥梁具有引桥长、跨度大、坡段长及地质情况复杂等特点，这给桥梁的设计与施工带来困难和挑战。因此 在平原地区高速公路桥梁设计时应当综合考虑上述因素.合理选取桥台位置、桥型以及上下部构造，使设计更加符合“安全高、成本低、环境保护 的原则。