高速公路改扩建桥梁拼宽桥墩方案比较_

高速公路改扩建桥梁拼宽桥墩方案比较
   摘要：桥梁下部加宽改建方案是改扩建工程中桥梁设计的重要组成部分。一个理论上合理、工程上可行、造价较低的设计方案是极其重要的。以潼关~西安段高速公路改扩建设计中的某桥为例，对桥梁加宽的桥墩方案进行综合分析比较，进而找出平原地区改扩建中更经济、合理、美观的加宽桥墩形式。为今后的桥梁加宽设计提供一些借鉴。
   引言
   从第一条高速公路———沪嘉高速建成以来我国高速公路已有二十多年的历史。不少高速公路建成使用已有十几年，由于过去的建设经验以及对经济发展速度的认识不足，造成很多高速公路已不能满足目前及未来经济高速发展的需求，成为制约国家及区域经济和社会发展的瓶颈，因此改扩建势在必行。
   由于改扩建工程的特点，桥梁拼接加宽中上部结构形式要求基本上与原桥一致，因此桥梁拼接加宽中下部形式的方案比选就成为桥梁设计的重点之一。以潼关～西安段高速公路改扩建设计中的实例对桥梁加宽的桥墩单、双柱墩方案进行综合分析比较，进而找出平原地区改扩建中更经济、合理、美观的加宽桥墩形式。
   1  工程简介
   潼关～西安段是潼关至宝鸡高速公路中的一部分，它位于陕西省中部关中平原，该区域是省内工农业生产最发达、人口最多、村镇最密集的地区，各等级公路、地方道路和铁路多次穿越高速公路。潼关～西安段改扩建工程路线全长78.032km，既有主线共设大桥2317.58米/10座，中桥1075.22米/22座，小桥352.50米/18座，桥梁全长3731.03m，平均每公里桥长47.81m。因此该道路改扩建工程量大，影响因素众多，所以在设计中必须结合实际情况，综合各方面因素做好方案比选。
   荷载等级：公路-Ⅰ级；加宽后路基宽42m（原基宽26m）：0.5m（防护栏）+19.0m（行车道）+3.0m（中央分隔带）+19.0m（行车道）+0.5m（防护栏），对应桥梁：两侧各加宽8m。
   如下图1：

   该项目桥梁拼接加宽方式经过研究选取上部连接、下部不连接的拼接加宽方式，具体为上部湿接缝连接，下部分离新建。
   既有桥梁下部结构大都为钢筋混凝土盖梁，桩柱式墩，桩基础。
   2  拼宽桥墩单、双柱墩方案比较
   该段改扩建工程主线标准段桥梁两侧拼宽8.0m，下部桥墩采用单、双柱均可。现选取有被交线下穿的主线桥桥墩进行方案比选，从结构受力、材料用量、施工难易程度、外观等各方面综合比较。具体选取30m箱梁桥墩三种方案进行对比分析。
   对于结构受力：盖梁计算分析中考虑拼宽部分独立运营和全桥拼接完成后运营两种情况的布载分析；桥墩从基本组合和偶然组合（地震荷载）两方面进行比较分析。
   以某桥30m箱梁桥墩为例进行比较。具体比较内容参见表1。

   桥墩盖梁计算分析中考虑拼宽部分独立运营和全桥拼接完成后运营两种情况的布载分析，结果显示拼宽部分独立运营时桥墩盖梁受力更为不利，以此控制设计。各盖梁在常规配筋下均能满足基本组合承载能力极限状态和正常使用极限状态的规范要求。材料用量参见各桥墩方案比较表，其中预应力混凝土盖梁采用5束8φs15.2钢绞线。
   对30m箱梁典型结构进行地震时程反应分析，进行计算，结果显示截面尺寸和配筋由地震荷载组合控制设计。
   抗震设计思路：未来百年中震作用下，桥墩塑性铰（墩底）处于弹性和塑性的界限区域，小震作用下处于弹性状态，并通过加强截面箍筋配置等构造措施保证大震作用下桥墩延性性能的发挥，使塑性铰部位的破坏程度限制在保护层混凝土开裂而核心混凝土保持弹性的范围之内。
   结果：推荐方案桥墩适当加大配筋用量后（配筋率约为0.96%）方可满足抗震需求；比较方案因墩顶上部恒载较大，导致地震惯性力大，需取较大截面尺寸并大幅提高配筋量（配筋率约1.15%），方可达到抗震要求。
   经研究分析和综合比较，推荐拼宽桥梁下部采用双柱墩-钢筋混凝土盖梁。
   在整个设计工作中同时也对20m箱梁和16m空心板下部各个方案进行了分析比较，其结果与30m箱梁下部结果一致。最终整个路段的拼宽桥梁下部采用双柱墩-钢筋混凝土盖梁作为推荐方案。
   结束语
   由上分析可知，平原区的高速公路改扩建中，若既有桥梁下部为钢筋混凝土盖梁、桩柱式墩、桩基础。对于新的桥梁拼接加宽下部推荐采用双柱墩-钢筋混凝土盖梁，此方案不管是从结构受力、材料用量、工程造价，还是施工难易程度、桥梁整体外观都有比较好的优点，是切合实际、合理的方案。
   改扩建是这些年比较新的项目形式，工作人员大都没有过去积累的经验，因此会造成具体工作中的盲目和不便，但只要我们遵循桥梁工程的安全、适用、经济、美观原则，对改扩建中加宽、加固和新建这三个组成部分作详尽的分析比较，定能选取合理的方案。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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