浅述江苏省高速公路桥梁设计体会

浅述江苏省高速公路桥梁设计在江苏省高速公路建设中，桥梁长度约占路线总长度的10~20%，投资额约占总投资的15%～35%，桥梁工程在高速公路建设中有着举足轻重的地位。合理控制桥梁规模，优化桥梁设计方案，对降低工程造价，提高高速公路使用功能非常重要。现根据笔者多年从事高速公路桥梁设计的经验教训，谈一点体会。一、 桥位选择江苏省的地形、地貌除少数地区为低山丘陵外，基本以平原微丘为主，水网密布，排灌沟渠纵横交错，农田水利事业十分发达。江苏省高速公路桥梁桥位选择一般都服从于路线要求。除单孔跨径属大桥、特大桥外，其余均属中、小桥梁或中、小跨径桥梁组成的长桥、特长桥。因此桥位选择必须要同路线设计者共同研究，既满足路线要求又符合桥位选址原则：1． 跨越通航河流及流量较大的排灌河流时，应选择在河床稳定、航道顺直、水流条件良好的平顺河段。2． 桥址应离开航道弯道、汇流口或港区以及其他跨河建筑物适当距离，并尽量减少新建桥梁对原有河道通航、排灌以及原有构造物功能的影响。3． 桥墩应尽可能与水流方向或被交叉道路方向一致，条件不允许时，尽量减小两方向的交角。4． 桥址宜选择在被交叉道路填土高度较低处（或挖方路段），以缩短桥梁长度、方便桥孔布置。5． 桥址宜尽量避开有卡斯特地质条件（岩溶）的地层。二、 总体设计1． 主线桥宜按分为上、下行两座桥，桥梁应与路基同宽。2． 被交叉道路、航道的等级需经相关部门书面认可；灌溉、排涝河道应尽量减少水中结构，以免阻水、影响水流。跨河、跨路或跨越其它重要构造物的桥梁桥型方案需报水利、交通或其他相关主管部门书面认可，并以此作为设计的依据。3． 上跨高等级公路、航道或交通量较大的现有公路时，桥

钢塑土工格栅以高强钢丝（或其他纤维），经特殊处理，与聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP），并添加其他助剂，通过挤出使之成为复合型高强抗拉条带，且表面有粗糙压纹，则为高强加筋土工带。由此单带，经纵、横按一定间距编制或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术（超声波焊接技术）焊接其交接点而成型。应用领域： 公路、铁路、桥台、引道、码头、水坝、渣场等的软土地基加固、挡墙和路面抗裂工程等领域。

型结构和施工方案对被交叉公路、航道的影响应尽量降低。4． 城市附近桥梁、立交桥尤其是上跨主线及高等级公路的桥梁应充分注重桥型美观要求。5． 与被交叉道路、河流交角较大的桥梁、上下行两幅宜错开反对称布孔，以利减小主孔跨径，降低梁高，缩短桥梁总长。6． 桥上纵坡一般应服从路线要求，但桥上一般情况下不设凹形竖曲线。当桥梁位于平曲线上时，可按弯桥设计，条件许可时亦可按直线或折线布设，而把护栏按曲线布设。7． 上跨主线的支线公路桥，其车道宽度和荷载标准，应根据其支线等级，执行现行的《公路工程技术标准》中有关规定，位于城镇附近，宜按《城市设计规范》执行。双车道桥面宽以不小于7m为宜，桥上纵坡一般不宜大于4%，位于城镇附近非机动车辆较多时其纵坡不应大于3%，且坡长不应超过200m。为缩短桥长，竖曲线半径可适当减少，但不得小于相应的城市道路设计规范中的规定。桥上不设人行道，但可根据需要增加桥面宽度及安全设施。位于主线上方的桥孔设防落物网，以免桥上杂物掉落到高速公路上。桥上及接线（填土高度3米以上部分）需设防撞护墙（栏）。8． 在平原区段，拖拉机道和人行道不宜采用上跨高速公路方式。丘陵山区段，拖拉机道和人行道上跨还是下穿，应结合地形等条件选定。9． 与铁路交叉，采用上跨或下穿应做技术经济比较。主线上跨铁路的跨线桥应满足铁路净空限界的要求，应保证铁路通视条件良好、列车行驶安全，并应得到铁路部门的书面认可。主线下穿铁路则除满足本公路净空标准外，还应慎重考虑地下水的处理和地表水排泄，以确保高速公路路基稳定和正常使用。10． 跨越主线的立交桥（梁板式桥）宜采用四跨或四跨以上的布孔方案，即分别在中央分隔带和路基两则布设桥墩，边沟外侧布置边墩或桥台，以保证高速公路有良好的通视条件。中央分隔带上桥墩结构型式必须要结合高速公路交通安全设施设计。11． 跨越水面较宽的河沟渠的中桥，宜布设三孔以上的多孔桥，即中孔跨河沟，边孔兼作通道，避免在河中心位置设墩。12． 跨越航道的桥下净空，必须遵照执行国标、交通部及省市有关部门制定的标准。13． 跨越现有或已经上级主管部门批准的规划公路、城市道路和农村道路的桥梁，其桥下净空执行部颁《公路工程技术标准》有关规定，见下表：

被交叉道路类别 高速公路 备注上跨 下穿 净高(m) 净宽(m) 净高(m) 净宽(m) 铁路 6.55 5.0 6.55m系电气化铁路净高高速、一、二级公路 5.0 三、四级公路 4.5 汽车道 3.5 6.0 7.0 主线下穿指汽车道桥面净宽拖拉机道 2.7 4.0 4.2 主线下穿指拖拉机道桥面净宽人行道 2.2 4.0 2.5 主线下穿指人行天桥桥面净宽l 上跨主线的汽车桥桥面宽度低于7.0m的宜按7.0m设计，为将来发展留有余地；机耕通道应结合区域内农用机械使用情况适当提高净高标准。l 以上表列值为目前修建标准。14． 桥梁设计所采用的设计洪水位、设计最高灌、排水位，设计最高、最低通航水位等应收集多年资料进行分析计算所得，或采用有关部门批准的规划数据，但需取得有关主管部门的书面认可。15． 大、中桥外侧采用钢筋砼组合式护栏，内侧（中央分隔带）采用波形梁护栏。小桥与路线防撞设施一并考虑，采用波形梁护栏。桥梁应在中央分隔带预留有关通信、电力等管道及防眩设施的位置。16． 上跨主线的立交桥桥面排水，应将桥面上的雨水引入桥梁两侧路基，集中由主线边沟排出，不应从桥面泄水孔直接下排到高速公路路面上，以免污染主线和桥墩台。17． 桥梁桥头应设水簸箕，或利用人行踏步兼作排水通道。18． 跨越主线的乡村汽车道桥，其荷载标准可采用汽车-10级。19． 为降低桥梁规模，需将乡村通道适当归并、改移，条件允许时可考虑将原有道路适当下挖。20． 路桥分界处填土高度一般应结合地质情况、桥头工后沉降要求并经技术经济比较后确定，高速公路主线桥梁一般按工后沉降10cm控制，支线道路按30cm控制。21． 对于桥面排水、桥头排水防护、河道整治等，应与有关专业协调配合好，做到设计方案合理，考虑周到细致。22． 桥头高填土与软土段，除设置桥头搭板外，对填料及压实度应提出具体要求，与道路专业人员共同落实处理方案与施工要求，确保桥头工后沉降满足设计要求。三、 桥型方案1． 桥梁（含立交桥）桥型选择，应根据所在区域的自然条件、材料来源、地质、施工方式，按照安全、适用、经济、美观综合考虑。除需采用特殊结构另行设计外，应尽量做到标准化、系列化、施工工业化。一般按线路分段，选定合适地点设立大型预制场，桥梁上部结构分类集中预制，以确保工程质量和加快建设速度，降低工程造价。支线上跨桥梁、重要工点桥梁和位于城镇附近的桥梁，应注重桥梁造型设计，同时与桥位处景观相协调。2． 中、小跨径桥梁宜采用简支钢筋砼或预应力砼空心板梁、桥面连续结构；大桥宜采用连续结构，如现浇的钢筋砼连续梁、预应力砼连续梁、预应力砼连续刚构等结构等。3． 除采用前述钢筋砼和预应力砼结构外，针对各工点的地形、地貌、地质及使用要求做多种结构比选并择优选用。4． 上部结构断面可根据美观要求选择。5． 桥梁基础一般采用桩基础，持力层埋深较浅时可采用扩大基础。桥墩可采用排架式、柱式、框架式、变截面实体花瓶式、Y型实体式、薄壁实体式、空箱式等形式，桥台可采用柱式、肋板式、埋置式、U型重力式等形式。6． 初步设计阶段凡大桥、复杂中桥和特殊立交桥应做桥型方案比较，综合两个或两个以上桥型方案的工程量、技术要求、施工难度、工期、工程造价、以及美观效果，经比选后提出推荐桥型方案。7． 结合不同的地质条件，综合上下部结构的经济技术指标，作同一种桥型不同跨径组成的比较。一般地质条件下，小跨径的16m~20m的现浇钢筋砼箱梁，或空心板结构。20~25m的组合箱梁较为经济；软土较厚、地质条件较差时，或下部为支承结构时，较大跨径的组合箱梁较为优越，如30m、35m。8． 对不同的地质条件，结合下部结构受力情况，对下部基础作不同桩径的单桩、群桩比选，确定最合理的基础方案。9． 桥台结构型式可选用桩柱式、肋板式，设计时应结合台后填土高度，地质条件及工期要求综合确定。对于先填土后钻孔的桥台在填土高度在6m以下可采用桩柱式，6m以上采用肋板式，在工期较紧需先钻孔后填筑台后路基时，填土高度在4.5m~5.0m以上须采用肋板式桥台。10． 对于丘陵谷地的桥梁，必须根据相应的流量、流速计算冲刷，并考虑漂浮物对桥梁的影响。11． 水中桥墩系梁宜放在常水位以下（可为五年一遇水位）。12． 互通式立交内的桥梁，桥梁设计必须同有关路线人员协作完成。四、 结构设计注意事项1． 跨越等级公路、航道等控制位置的桥梁应尽量压缩以达到降低建筑高度，缩短桥长；2． 跨径22m以上现浇箱梁宜采用预应力砼结构。3． 箱梁结构需考虑剪力滞效应，支座处翼板设加密钢筋，防止裂缝产生；箱梁翼板根部厚度不宜小于翼板长度的1/5~1/6；钢筋砼的翼板长度宜控制在2.0m左右为宜；设伸缩缝处的桥面板横向钢筋应根据计算加强。4． 钢筋砼结构宜采用30#砼，尽量少采用40#的砼，预应力砼桥宜采用50#砼。5． 防撞护墙应在桥墩处设置断缝，以防止裂缝产生。6． 结构设计时应考虑沥青摊铺时的施工荷载（施工车辆、高温等），以防梁体产生裂缝。7． 预应力结构计算主拉应力≯0.5 ，正应力宜有大于1.0Mpa的压应力储备。8． 现浇箱梁桥面宜设置调平层，以便沥青摊铺。9． 桥头搭板斜度≥20°时，采用分块梯形搭板；斜度20°时，用整块梯形搭板。10． 嵌岩桩嵌岩深度应根据计算确定并不低于1.0m，基底2倍直径范围内螺旋筋要加密。嵌岩桩嵌入新鲜岩层的深度根据计算确定，最小不宜低于1.0m。11． 桩基清孔后沉淀层厚度摩擦桩≤0.2倍桩径，支承桩≤5cm。12． 错孔布置的桥梁上部结构宜做成等截面型式，以保证有良好的视觉效果。13． 桥墩较矮时，不宜做成薄壁式桥墩。14． 调平层应根据桥梁跨径综合考虑，一般不宜小于6cm，以防止由于砼层太薄而产生开了开裂、剥落现象。15． 支座垫层高度不宜小于5cm，以便于砂浆垫石的浇筑和支座安装。支座反力较大时，砂浆垫石内设钢筋网片。16． 支座型式应考虑其耐久性和可更换性。桥梁支座的采用：一般情况下，钢筋砼连续箱梁和预应力砼连续箱梁采用盆式支座，部分预应力砼组合箱梁采用球冠支座；钢筋砼或预应力砼板梁采用球冠支座，亦可根据支座荷载、桥梁纵、横坡度、上部结构的伸缩变形，选用板式橡胶支座和圆板式橡胶支座。斜、弯桥支座布置应考虑上部结构因各种因素引起的变位。17． 现浇当顶板表面的混凝土调平层，宜与梁体分别浇筑，或在支点处对调平层作切缝处理，以防箱梁在落架后，在支点负弯距的作用下，调平层出现横桥向裂缝。18． 所有预应力箱梁的纵向主索，都应配置腹板弯起索，以克服剪力，防止主拉应力过大而出现腹板裂缝；另外，腹板内的箍筋应加强。竖向预应力由于其压力极易失效，对控制主拉应力效果不好。19． 软土地段桥梁（含立交桥）的桥头地基与相邻路段的软基处理一并考虑，并根据软土层分布情况和桥头路堤设计高度明确其处理范围、深度和方法，以把桥头地基工后沉降和位移量控制在容许范围内。如墩台采用扩大基础，须验算墩、台的沉降，桥台基础计算应考虑附加应力影响，台身较高者尚须验算包括桥头路堤在内的桥台滑动。桥台基桩须计入负摩擦力的影响，对桩基负摩阻和折减影响应视地层条件等因素确定。20． 桥梁抗震设计以及抗震设防，均须执行部颁《公路工程抗震设计规范》、建设部、国家计委《新建工程抗震设防暂行规定》及省政府有关规定。21． 对于河沟的改移，新筑堤顶高程原则上不低于现有堤顶高程。如有水利规划加高者，应取得正式资料。断面设计应按流量要求确定，确保河沟的水能顺利排出，具体设计应与路基专业相协调。22． 桥头路基与桥台的施工顺序：当采用排水固结处理地基时，先填筑路基，待路基预压稳定后施工桥台；当采用复合地基处理时，在地基强度形成后，先施工桥台台身，再填筑路基至盖梁，待路基稳定后施工盖梁，最后再填筑路基至设计标高；非软土地段，可先施工桥台台身，填筑路基至盖梁，待路基稳定后施工盖梁，最后再填筑路基至设计标高。为保证台前锥坡的压实度，按超长50cm进行碾压。