高等级公路桥梁的桥型设计探讨

摘要：随着经济的迅速发展，我国高速公路建设也在蓬勃发展，其中公路桥梁建设取得了巨大成就，桥梁的形式直接影响公路建设的质量、桥梁建成后的运营安全，所以桥梁的桥型设计尤为重要。本文结合实际对桥梁的桥型设计进行了探讨。

关键词：公路桥梁；原则；桥型设计

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

如今高速公路建设处于全新发展阶段，我国公路桥梁建设水平也已跻身于国际先进行列，桥梁的可选择形式也越来越多样化，为确保所建设的桥梁权衡经济效益、安全效益，使得桥梁更加耐久可靠，人们开始对桥型的设计更加关注。

二、桥梁的桥型设计原则

1、安全、美观、经济

这是所有桥梁设计总的原则。跨线桥的适用性和安全性是最基本的要求, 利用现代化的辅助设计手段完全可以实现。经济性和美观性在本质上并不矛盾, 在多数情况下只要合理的规划和设计, 就能同时满足经济和美观的要求; 如果二者在某些情况下出现矛盾, 因跨线桥投资比例小, 而对景观贡献大,故笔者倾向于美观为主,在桥梁设计中重视美学设计, 使跨线桥成为美学和技术的统一体。

2、保证视觉上的安全感和舒适感

所谓安全感是指驾驶员在行驶中发现前方的桥不因从桥下穿过而在视觉上有道路突然变窄的心理反应; 所谓舒适感是指乘客对展现眼前的桥视为赏心悦目的景观, 而不是别扭和不快的感觉。如果在高等级公路上行驶的驾驶员视觉上没有安全感, 乘客没有舒适感, 那么不能说是一个成功的设计。因此在布设桥位和选型时, 应特别注意为高等级公路留有足够的自然空间。

3、 尽量采用标准化的设计

在进行桥型的设计选择时，应尽量采用标准化的设计，整个桥型的结构形式要尽量统一。采用标准化的设计有利于施工管理和相关生产。

4、充分考虑施工方案

设计始终是要通过建造落实的，不能仅为了设计而设计。工程技术人员在进行桥型的设计选取时，要充分考虑建造地的施工情况和施工条件。设计要使场地能够满足施工人员和工程机械的布置。除此之外，对施工材料的运输条件也要做出考虑。

5、兼顾地方和群众利益原则

高等级公路如同一道人工屏障, 把主线两侧隔为两个空间, 造成当地群众生产、生活的诸多不便, 因此在设计跨线桥时应多花一点精力, 尽可能地创造条件顾及地方和群众的利益, 切不可只考虑公路本身的建设需要, 而扰乱了当地群众正常的生活环境。

三、我国公路桥梁的现状

当前我国大型公路桥梁的综合修建技术还较落后, 与世界先进水平相比还有很大差距。目前我围预应力混凝土连续梁桥最大跨径为12 0 米吸湖南常协玩水大桥) , 巴拉尘的黑帕格维桥跨径已达2 70 米, 我国预应力混凝土斜拉桥最大跨径为2 60 米(天津永和桥) , 西班牙的卢那桥跨径已达4 0 米, 我囚预应力混凝土连续刚构桥最大跨径为18 9 米(广东洛溪桥) ,澳大利亚门道桥跨径已达2 60 米, 我国预应力混凝土析架拱桥最大跨径为150 米(贵州剑河大桥) , 南斯拉夫克尔克大桥跨径已达到3 90米, 我国钢斜拉桥最大跨径2 8 米(山东胜利黄河桥) , 加拿大阿拉西斯桥跨已达4 肠米,我国钢拱桥最大跨径为180 米(四川渡口2 号桥) ,美国新河峡谷桥跨径已达5 18 米, 我国钢吊桥最大跨径为5 0 米(达孜桥)英国享伯尔桥跨径已达1 盯9 米。这个差距主要是受本国技术和经济发展水平的制约所造成。

四、桥梁的桥型设计的基础性工作

1、根据地形特征选取桥型

对于较窄的V 形冲沟，当两侧地质情况较好时，优先考虑设置拱桥，拱曲线孕育着强大的力量，产生着一跃而过的力动感；当两侧地质不良时，可选做桩基础梁桥。对于沟底较宽阔平坦的U 形沟，当桥墩较高时，考虑设置刚构桥，刚构桥跨高比大，整体性强，不需设置支座，力线明确，富于力动感。 当墩较矮时，可考虑设置简支梁桥或连续梁桥，梁桥等跨 、等高 ，坦平箭直 ，具有穿越感；主梁长细比为20 左右，纤巧明快。

2、协调好桥梁与隧道的关系

为了降低造价，山区公路往往压缩隧道的长度而抬高线位，使地形更加陡峻，增加桥梁长度，且纵坡大。 若采取不设隧道而绕行山体时，则需要以高架桥方案解决。 但当路线局部路段出现多座短桥隧交替连接即隧道群时，应考虑适当调整线位后采取长隧道方案，以减少桥梁工程量和隧道洞口工程数量，避免对环境的破坏且方便施工。当桥梁与隧道距离较近时，为减少工程质量隐患，桥梁与隧道间最好直接连接。

五、高等级公路桥梁的桥型设计分析

1、斜拉桥

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。我国斜拉桥的主梁形式:混凝土以箱式、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主, 也有边箱中板式。现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有H 形、倒Y 形、A形、钻石形等。斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。钢绞线斜拉索目前在汕头石大桥采用。钢绞线用于斜拉索, 无疑使施工操作简单化, 但外包PE 的工艺还有待研究。斜拉桥的钢索一般采用自锚体系。近年来,开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥, 如西班牙的鲁纳桥, 主桥440m; 我国湖北郧县桥, 主跨414m, 地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中, 可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件,灵活多样, 节省费用。

2、T型梁桥

早在20世纪50年代， 我国就建造了许多T型梁桥， 这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。20世纪80年代以来， 我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T 型梁桥（或桥面连续）， 如河南的郑州、开封黄河公路桥、浙江省的飞云江大桥等， 其跨径达到62m， 吊装重220t。T形梁采用钢筋混凝上的结构很少， 从16m～50m跨径， 都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚， 场地预制， 吊装架设。其发展趋势为采用高强、低松弛钢绞线群锚， 混凝土标号40#～60#， T形梁的翼缘板加宽， 25m较为合适， 吊装重量增加， 现浇梁端横梁湿接头和桥面， 在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。预应力混凝土T形梁的优点为结构简单、受力明确、节省材料、架设安装方便、跨越能力较大等。其最大跨径以不超过50m为宜， 若跨径再加大则不论从受力、构造、经济上都不合适。

3、钢筋混凝土拱桥

拱桥在我国有悠久历史, 属我国传统项目,也是大跨径桥梁形式之一。我国公路上修建拱桥数量最多。石拱桥由于自重, 在料加工费时费工,大跨石拱桥修建少了。山区道大路上的中、小桥涵, 因地制宜, 采用石拱桥(涵)还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。钢筋混凝土拱桥的跨径, 一直落后于国外,主要原因是受施工方法的限制。我国桥梁工作者都一直在探索, 寻求安全、经济、适用的方法。钢筋混凝土拱桥自重较大, 跨越能力比不上钢拱桥, 但是, 因为钢筋混凝土拱桥造价低, 养护工作量小,抗风性能好等优点, 仍被广泛采用, 特别是崇山峻岭的我国西南地区。

4、连续刚构桥

连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一, 一般采用变截面箱梁。我国公路系统从上世纪80 年代中期开始设计、建造连续刚构桥, 至今方兴未艾。连续刚构可以多跨相连, 也可以将边跨松开, 采用支座, 形成刚构一连续梁体系。一联内无缝, 改善了行车条件; 梁、墩固结, 不设支座; 合理选择梁与墩的刚度, 可以减小梁跨中弯矩, 从而可以减小梁的建筑高度。所以, 连续刚构保持了T 型刚构和连续梁的优点。

六、结束语

我国正处于桥梁等基础设施建设的高峰期，而桥梁是交通系统的重要组成部分，我们应抓住这个交通建设的机遇，根据我国桥梁现状注重桥型设计，相信我们中国桥梁会迅速发展可与发达国家齐驱，下一个桥梁强国将会是中国。

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