山区市政桥梁设计

   本文结合四川省巴中市“新区主干道工程”的设计,介绍了该工程桥梁设计过程中的相关原则和方法,阐述了上下部结构形式的拟定理由,供了不同情况下桥梁上下部结构的处理方式,对山区桥梁中的设计经验进行了总结,可供类似桥梁设计时借鉴
   关键词跨径; 防洪; 克服; 地形; 地质; 曲线
  Abstract This paper combine with the Bazhong” the New Area main road engineering” design, introduced the principles and methods of the bridge design project process, described the intended grounds of the structure of upper and lower parts, provide the approach for upper and lower parts structure of a bridge under different circumstances draw upon, design experience in the mountain bridge, for the similar bridge designKey words span; flood control; overcome; terrain; geology; curve
  中图分类号U442.5文献标识码A文章编号295-214(212)5-2-2
  
  
  1前言
   国家西部大开发实施后,西部地区城市化加速,城市人口不断增多。但由于既有城市用地紧张,不得不开拓新城区。新城区的开发,首先必须完善市政基础设施,而西部地区山地地形较普遍,地势陡峭,必须采取适当措施克服这种地形地貌上的劣势。本文以四川省巴中市新区主干道工程中的桥梁设计作为案例,对山区桥梁设计过程中的一些问题进行了探讨,总结其中的一些设计经验,供同类桥梁设计时参考借鉴。
  2工程建设背景
  四川省巴中市兴文新区规划目标为宜居城市建设的典范、高新产业集聚的园区。功能定位为巴中市城市拓展的新核心,成为重的产业基地、物流枢纽,作为疏解老城区人口、完善城市功能的新城区。
  拟建的巴中市新区主干道位于巴中市黄家沟至兴文片区内,为连接巴中市老城区与兴文片区的一条主交通干道。承担着交通性与入区景观大道的重功能。道路大体呈东西走向,道路西起于黄家沟,东止于通巴快速路。
  3桥梁建设条件
   拟建项目通过区域为城镇、耕地、水田、河流,主位于山区,地势起伏较大,植被较为茂盛。项目位于四川盆地东北部砂泥岩互层地区,属山地、丘陵构造剥蚀地貌。
   由于新区建设时间紧迫,本工程施工周期较短。
  4桥梁总体布置
   本项目为连接新区与既有城区的道路。其中位于新区的部分对于桥梁的景观求较高。
  (1)、设计原则
   桥梁设计应满足安全可靠、经济合理、施工方便、适用耐久、技术先进等求,同时注重与周围景观的协调和环境保护。
   桥梁原则上必须服从于总体设计,其平、纵面与公路线形相融合。
   桥梁方案选择时,应充分考虑施工场地、施工工艺及工期,避免设计与施工脱节。在满足功能的前下,选择受力明确、外形简洁的结构,实现标准化、系列化和工厂化,结合运输条件可选择分段集中预制或现场预制。
   (2)、桥梁设置
   本项目共设置7座桥梁,其中特大桥一座、大桥3座、中桥3座。桥梁作用分为三类一类是泄洪通道,第二类是克服地形地貌,第三类是跨越相交道路或铁路。当然,部分桥梁同时兼具多种功能。
   本项目所在区域河流较少,河流的流量较小,且均为山区季节性河流,河面水位变化大。
   1)、主为排洪需的桥梁设置2座,均为1-2m简支空心板桥。两座桥梁跨越既有河道,桥跨布置结合水文部门意见及上下游既有桥梁进行设置。
   2)、主为克服地形及排洪需的桥梁设置3座。均采用简支T梁,曲线部分通过不同的方式进行处理以满足使用功能。下图所示为典型桥梁的立面布置,该桥跨越典型的山区地形,沟渠之上两级台地,沟谷中主为山区季节性汇水,桥墩最大高度43m。该桥墩柱高度相差较大,设计时同时兼顾桥梁的模数化和结构的经济性、合理性,全桥桥墩分别采用两种柱径,两种桩径。
  图1跨越沟谷典型桥梁立面图
   3)、同时兼具行洪、上跨乡村道路功能的桥梁设置1座3-2m简支空心板桥。由于新区开发存在一定的时间跨度,工程建设必须兼顾近期及远期的需。本桥桥下乡村道路作为乡村村民通往主干道的必经之道,必须保留,以免施工时因此出现阻工的现象,进而保证施工进度。
   4)、同时兼顾克服地形和跨越铁路双重功能的桥梁设置1座。根据规划需,该桥沿峡谷设置,同时跨越在建铁路。本桥桥墩横向高差较大,甚至出现了同一桥墩中一侧无墩柱,盖梁直接与桩基相接,另一侧墩柱高达3m的情况。
   本桥根据地形需,桥梁左右幅起止点不相同,但除跨越铁路外均采用3m标准跨径,以便于施工。
   跨越铁路时采用4m跨T梁,主考虑铁路的安全限界,同时考虑到铁路正在施工,根据铁路部门的意见预留施工操作空间。
  5上部结构
  (1)、上部结构类型的确定
   根据工程实际情况,现状地形陡峭,不便采用支架现浇的施工方式,且施工工期紧张,因此本工程均采用预制吊装简支梁结构。跨径选择如下1m<墩高<12m时选用2m预应力混凝土空心板梁,12m≤墩高<3m时选用3m预应力混凝土简支T梁,3m≤墩高≤45m时选用4m跨的预应力混凝土简支T梁。
  (2)、曲线桥上部结构
   曲线桥按路线设计线处布置标准跨径,各墩沿径向设置(斜交时,桥墩中心线与交点处切线所成角度完全相同,桥台背墙线与梁(板)端线平行),以折线代替曲线、以直线包络曲线,每跨各片梁预制不等长;梁长变化采用调整端部等截面段的长度,保持梁端至支座中心线(端横隔板)的距离不变;竖曲线上桥梁同一片梁(板)铺装厚度差值不超过5cm者通过混凝土铺装调整形成竖曲线,超过5cm者通过调整梁(板)高程与调整混凝土铺装层厚度共同形成竖曲线。应保证桥面混凝土铺装厚度最小不小于5cm、最大不大于15cm。
  
  图2曲线桥梁布置原则示意图
   根据桥梁的景观求,结合施工难易程度,曲线桥梁根据桥梁的具体情况分别采用如下两种措施处理上部结构外缘
   1)、桥梁景观求较高时
   桥梁上部结构边梁根据路线总体求按曲线预制,上部结构腹板按直线预制,仅将边梁外侧悬臂设置为曲线。尽可能地降低施工难度、加快施工进度,又保证桥梁的景观求。
   2)、桥梁景观求不高时
   平面采用直线包络曲线,空心板采用悬臂调整(悬臂长度25.5~63cm)、T梁采用湿接缝调整(湿接缝宽度5~75cm)。但空心板悬臂长度、T梁湿接宽度在同一桥跨相同。
   这样梁体(包括悬臂)预制时不存在曲线段,方便施工,但桥梁宽度需适当加宽,以满足曲线段的交通功能。
  6下部结构设计
  一座桥梁上的桥墩高矮悬殊较大时,可采用不同形式,但当某种形式数量较少时,应按照少数服从多数原则归并、统一,尽可能减少桩柱类型,方便施工。