高速公路橋梁上部結構設計分析

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摘要：高速公路橋梁上部結構設計對于橋梁工程質量、安全、經濟性以及美觀性會產生較大影響，是橋梁工程設計的重點。首先對橋梁上部結構組成部分進行介紹，然后對高速公路橋梁上部結構設計要點進行分析，并以某高速公路橋梁為研究對象，對橋梁上部結構設計方案進行深入研究。

關鍵詞：橋梁；上部結構；組成；設計原則

橋梁工程所承擔的交通功能也越來越大，對于設計水平的要求逐漸增加。在整個橋梁工程設計中，上部結構設計至關重要，通過優化橋梁工程上部結構設計，可促進橋梁工程使用壽命的增加。因此，對橋梁工程上部結構設計要點進行深入研究意義重大。

1橋梁上部結構組成部分

橋梁工程項目建設為一項系統性工程，在橋梁工程上部結構設計中，首先需要了解橋梁工程上部結構組成，具體包括以下3點：第一，橋面，橋面是供車輛以及行人通行的部分，不同橋梁工程橋面有一定的區別；第二，橋跨結構，在橋梁工程中，橋跨結構為承重結構，是橋梁工程設計的核心內容，橋跨的跨越幅度、承受作用都會對橋梁工程橋跨結構的構造形式產生較大影響。第三，支座，橋梁工程支座的作用是將上部結構所產生的支撐反力傳遞至橋梁工程墩臺的中間節點上。

2橋型上部結構方案設計原則

（1）在橋梁工程上部結構設計中，需綜合考慮橋梁工程建設環境、地形地貌、公路工程通航能力、運行能力、公路等級等等。比如，如果橋梁工程建設區域地表平緩、河流深度比較淺，則應盡量采用簡支梁結構或者先簡支后連續梁橋結構，有利于簡化施工方式，同時保證結構受力明確。有些橋梁工程建設區域地形復雜，運輸條件比較差，應盡量采用預制結構形式。（2）為了盡量縮短橋梁工程建設工期，降低工程造價，同時保證橋梁工程施工質量，應采用橋梁工程標準化結構形式。對橋梁工程上部構造，應用預制拼裝結構以及標準跨徑，便于施工。在選擇橋梁工程上部結構時，還應注意綜合考慮橋梁工程施工環境、施工工期要求、施工場地條件等。（3）在橋型上部結構方案設計時，需要選擇多種橋型方案，對各個設計方案進行比較分析，進而選擇最適宜的橋梁上部結構設計方案。（4）在橋梁工程設計建設中，需綜合考慮橋梁工程抗震性能要求，如果橋梁工程對于抗震性能的要求比較高，則應盡量采用先簡支后橋面連續結構，保證橋梁工程結構耐久性，另外，還需綜合考慮橋梁工程建設對于周邊生態環境的影響，盡量提升橋梁工程上部結構美觀性。

3高速公路橋梁上部結構設計要點

在高速公路橋梁工程設計中，上部結構體系主要有以下3種：（1）拱式體系。拱式體系橋梁工程建設區域的覆蓋土層比較薄，如果基巖承載力比較高，則拱式體系橋梁工程可發揮造價低的優勢。（2）先簡支后結構連續體系與簡支體系。這類橋梁工程上部結構設計方案能夠預制裝配，同時可進行標準化施工，造價低廉，是高速公路施工中比較常見的形式。常用跨徑有25m、30m、40m3種，一般預制空心板的跨徑在25m以內，建筑高度比較小，被廣泛應用于中型橋梁工程、小型橋梁工程項目建設中。另外，T梁的截面受力合理，經濟性能較好，但是，其抗震性以及景觀效果比較差，因此，如果橋梁工程建設對于抗震性能的要求比較低，則可采用T梁結構形式。（3）連續剛構及連續梁體系。有些橋梁工程需要跨越U形深谷，無法采用裝配式結構形式，對此，可采用大跨徑連續梁體系方案。當橋梁工程橋墩高度在30m以上時，需要注意對墩梁進行加固設計，進而改善橋梁工程上部結構受力。

4高速公路橋梁上部結構設計實例

4.1工程概況。在某高速公路橋梁工程項目建設中，橋梁工程總長度為20.1km。根據現場勘察，該橋梁工程建設環境地形復雜，周邊建筑工程較多，地質變化比較大。對于該橋梁工程上部結構，應采用跨徑在25耀30m之間的裝配式小箱梁、40mT梁，如果跨徑在20m以內，則可采用預制空心板。如果采用先簡支后連續方式的預制結構方案，能夠保證橋梁工程路面通行的穩定性以及舒適性，同時便于橋梁工程與運行維護。如果T梁墩高在35m以上，則需要采用墩梁固結形式，如果縱坡比較大，也需要應用墩梁設計方案。另外，還需注意，高速公路橋梁工程建設環境復雜，施工難度比較大，在具體的施工過程中，需要對橋梁工程上部結構設計方案進行調整，比如，如果橋墩高度比較大，則應盡量采用T梁結構形式，如果橋墩高度比較小，則需采用現澆混凝土連續箱梁。4.2上部結構設計方案比較。在該高速公路橋梁工程上部結構設計方案比較時，需將跨徑為25m、30m、40m的結構尺寸進行比較，同時對T梁和裝配式小箱梁兩種上部結構設計方案進行比較，最終確定最符合實際需要的上部結構設計方案。在部結構設計方案比較時，重點需考慮以下5點：4.2.1施工便利性。在施工方面，小箱梁施工技術比較復雜，在混凝土澆筑施工過程中，必須保證內模板放置平穩，另外，在端頭斜交時，處理難度比較大。T梁施工工藝比較成熟，結構耐久性較高，與小箱梁相比，施工方式便捷，能夠有效提升橋梁工程結構耐久性。4.2.2經濟造價。在對不同跨徑小箱梁與T梁結構進行比較時，跨徑有3種，包括25m、30m、40m，在經濟造價方面，40m的T梁和小箱梁造價相同，另外，25m、30m的小箱梁與T梁相比經濟性更好。4.2.3功能使用優勢。通過對各個結構形式的橋梁工程功能方面分析，T梁跨中橫隔板數量比較多，并且橫隔板與主梁進行連接，這樣就會影響橋梁工程外形美觀度。另外，T梁的跨徑的適用范圍比較廣泛，尤其是在抗彎剛度方面，橋墩大跨的應用優勢明顯。4.2.4結構受力。通過將小箱梁與T梁進行比較，T梁的單幅一孔的整體抗彎剛度比較高。在橋梁工程施工中，如果遇到斜交結構形式，如果采用T梁結構形式，則需要設置多個橫隔板，因此抵抗受力的效果比較好。另外，在論抗扭剛度方面，單幅一孔的小箱梁的抗扭剛度比較好，由此可見，單片小箱梁的結構穩定性更高，并且施工方式便捷，能夠有效提升橋梁工程結構穩定性以及安全性。4.2.5墩高影響。在橋梁工程上部結構設計中，橋梁墩高也是十分重要的設計參數。如果橋梁工程墩高比較大，則應盡量采用大跨徑上部結構。4.3上部結構設計方案。在該高速公路橋梁工程上部結構設計中，通過對上述各項影響因素進行綜合分析，制定出以下選型原則：如果橋梁工程墩高在15m以內，則采用20m跨先簡支后橋面連續預制空心板結構；如果橋梁工程墩高在15耀35m之間，則可采用25m、30m跨先簡支后橋面連續小箱梁結構；如果橋梁工程墩高在35耀60m之間，則可采用40m跨先簡支后結構連續（或墩梁固結）T梁；如果橋梁工程墩高在60m以上，則應采用T梁方案。5結語綜上所述，主要對高速橋梁工程上部結構設計要點進行了詳細探究。在高速公路橋梁上部結構設計中，需綜合考慮地形地貌、交通運輸條件等進行設計，選擇多個設計方案，并結合實際情況選擇經濟最優方案。

參考文獻：

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作者:吳桐 單位:重慶市設計院