山区高速路高墩桥梁结构选型范文

《工程与建设杂志》2014年第二期

1下部结构的选择

下部结构形式选取时应先对预制吊装结构和连续刚构进行静力分析及稳定分析，并充分考虑经济、美观、施工等因素，本文以某山区高速公路工程实例为工程背景，确定预制吊装结构和连续刚构下部结构形式的选取原则：①对于预制吊装结构，当墩高H＜40m时，采用双圆（方）柱墩；当墩高40m≤H＜60m时，采用等截面单薄壁空心墩；当墩高H＞60m时，采用变截面单薄壁空心墩。空心墩壁厚均采用50cm［4－5］。②对于连续刚构，当墩高40m≤H＜80m时，采用等截面单薄壁空心墩；当墩高80m≤H＜100m时，采用变截面单薄壁空心墩。当墩高H＞100m时，采用等截面双薄壁空心墩。空心墩壁厚采用60～80cm。③预制吊装结构和连续刚构变截面薄壁空心墩壁厚横桥向坡比均采用1／100；在墩高方向30m左右设置一道横隔板，横隔板厚度采用50cm。在山区高速公路中，墩高小于100m桥梁所占比重较大，针对墩高H在60～100m范围内预制吊装结构和连续刚构桥梁，按双向四车道拟定下部结构的尺寸以供同类桥梁设计时参考。

2预制吊装结构与连续刚构经济性对比

2.1墩高H＝80m（1）预制吊装方案：预应力混凝土（8×40m＝320m）连续T梁。上部结构采用8×40m预应力混凝土先简支后连续预制T梁；下部结构采用变截面单薄壁空心墩，墩顶及墩底截面尺寸分别为500cm×250cm、500cm×400cm，壁厚为50cm；基础采用4D180cm桩基础，均为嵌岩桩。预制吊装方案工程数量及建安费，见表2所列。（2）连续刚构方案：预应力混凝土（60m＋2×100m＋60m＝320m）连续刚构。上部结构采用60＋2×100m＋60m预应力混凝土连续刚构，主梁断面采用单箱单室，箱梁梁高按二次抛物线变化，主墩处根部梁高5．8m（高跨比1／17．2），主跨跨中及边跨端部梁高2．8m（高跨比1／35．7）；下部结构采用等截面单薄壁空心墩，截面尺寸为650cm×500cm，横桥向壁厚为80cm，顺桥向壁厚为60cm；基础采用9D160cm桩基础，均为嵌岩桩。连续刚构方案工程数量及建安费，见表3和表4所列。

2.2墩高H＝100m（1）预制吊装方案：预应力混凝土（9×40m＝360m）连续T梁。上部结构采用9×40m预应力混凝土先简支后连续预制T梁；下部结构采用变截面单薄壁空心墩，墩顶及墩底截面尺寸分别为500cm×250cm、500cm×450cm，壁厚为50cm；基础采用4D200cm桩基础，均为嵌岩桩。预制吊装方案工程数量及建安费，见表5所列。（2）连续刚构方案：预应力混凝土（60m＋2×120m＋60m＝360m）连续刚构。上部结构采用（60m＋2×120m＋60m）预应力混凝土连续刚构，主梁断面采用单箱单室，箱梁梁高按2次抛物线变化，主墩处根部梁高7．5m（高跨比1／16），主跨跨中及边跨端部梁高2．9m（高跨比1／41．4）；下部结构采用变截面单薄壁空心墩，墩顶及墩底截面尺寸分别为650cm×500cm、650cm×700cm，横桥向壁厚为80cm，顺桥向壁厚为60cm；基础采用9180cm桩基础，均为嵌岩桩。连续刚构方案工程数量及建安费，见表6所列，墩高100m预制吊装方案与连续刚构建安费对比表，见表7所列。

3结束语

对于山区高速公路，预制吊装结构和连续刚构在技术上均是成熟的、施工上是可行的，方案比选主要综合考虑施工方式、受力性能、工程造价及施工的风险性。由于桥梁服从路线平面线型，山区高速桥梁多位于缓和曲线和较小半径圆曲线内，对设计和施工的影响较大，且地形起伏，高墩施工风险及难度亦较大。从施工上考虑，预制吊装40mT梁上部结构采用预制构件，具有施工工期短、工艺简单、技术难度低、质量容易控制等优点，但由于高墩数量较多，施工难度及带来的风险也随着墩高越来越显著，另外，40mT梁在平曲线半径较小的情况下，外观突现出折线，对曲线适应性弱化。连续刚构主跨100m的连续刚构箱梁施工状态与成桥状态保持一致，挂篮平衡悬浇施工技术成熟，由于桥墩较高，需加强悬臂施工荷载的平衡及最不利偏载的设计。

从受力性能上考虑，预制吊装采用墩梁固结，增加了桥墩的刚度和稳定性，减小墩底截面的弯矩，两者结构受力均较合理，性能优越。连续刚构桥利用高墩的柔性来减小主梁跨中弯矩，同时减小桥墩尺寸。从经济上考虑，40mT梁与悬浇连续刚构相比，上部结构造价要低得多，随着墩高增加，下部构造的费用占的比重增大，两者造价差距缩小，但预制吊装在造价上仍具有经济性。综上所述，山区高速公路高架桥墩高在60～80m之间时，推荐采用预制吊装：40m先简支后连续刚构T梁；墩高大于80m时，推荐采用连续刚构。除特殊情况外，山区高速公路高架桥一般不考虑斜拉桥、拱桥、悬索桥等异型桥梁结构型式。

作者：李亮单位：广东省公路勘察规划设计院有限公司