公路造價師考點:橋涵結(jié)構(gòu)形式的選擇

　　橋涵結(jié)構(gòu)形式的選擇

　　1.影響橋涵形式選擇的因素

　　橋涵是一個整體的空間構(gòu)筑物，其結(jié)構(gòu)形式的選擇，一般是指上部結(jié)構(gòu)、墩臺和基礎(chǔ)的造型，

　　影響橋涵結(jié)構(gòu)形式選擇的因素很多，可以將這些因素分為獨立因素、主要因素和限制因素等類別。

　　橋梁的長度、寬度和通航孔大小等都是橋型選擇的獨立因素，它們是隨設(shè)計任務(wù)同時提出的，這些因素不是設(shè)計人員在進(jìn)行橋梁設(shè)計時能隨意更改的。

　　經(jīng)濟(jì)是橋型選擇時考慮的主要因素，一切設(shè)計必須經(jīng)過詳細(xì)而周密的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。一般而言，造價低、材料省、勞動力消耗少的應(yīng)該是優(yōu)秀方案，但有時當(dāng)其他技術(shù)因素或使用要求上升為設(shè)計的主要矛盾時，也不得不放棄較為經(jīng)濟(jì)的方案。

　　地質(zhì)、地形、水文及氣候條件是橋型選擇的限制因素。地質(zhì)條件在很大程度上影響到橋位、橋型(包括基礎(chǔ)類型)和工程投資。地形條件及水文條件將影響到橋型、基礎(chǔ)的深度、水中橋墩的數(shù)量等。

　　2.上部結(jié)構(gòu)的選型

　　我國公路橋梁建設(shè)常用的橋跨結(jié)構(gòu)體系，有鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土簡支和連續(xù)板、鋼筋混凝土箱形拱、桁架拱、剛架拱等;橋梁橫斷面形式有：T形梁、工形梁、預(yù)應(yīng)力混凝工組合箱梁、箱梁、桁架梁;涵洞工程則有圓管涵、蓋板涵、箱涵和拱涵等，一般采用鋼筋混凝土蓋板涵，它便于組織施工和加快施工進(jìn)度。

　　1)梁式橋

　　(1)板橋。其截面結(jié)構(gòu)簡單，建筑高度小，容易適應(yīng)各種線形要求，便于利用組合鋼模板進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。最常用的有矩形板、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。尤其是跨線橋、軟土地基上的橋梁，常常是首先考慮的橋型，它能有效地降低路基的平均高度，板式橋的主要缺點是自重大，當(dāng)跨徑超過一定限度時，截面便要顯著加高，從而導(dǎo)致自重也大。它的經(jīng)濟(jì)合理跨徑一般限制在13~15m以下，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)板橋也不宜超過35m。

　　(2)T形梁和工形組合梁，又稱為肋形梁。板的抗剪能力要比其抗彎能力大得多，但當(dāng)其跨徑增大時，則彎矩增加的速度要比剪力快得多，這就要求增加板厚，為了節(jié)省材料，將其腹部挖空，形成T形和工形截面形式的梁，主梁之間則借助橫隔板使之連接成整體。若橋梁的建筑高度不受限制，其跨徑在20~50m之間。

　　(3)箱梁。有單箱、多箱，以及組合箱梁等多種截面形式，它具有截面挖空率高，材料用量少，結(jié)構(gòu)自重輕，跨越能力大等特點。故大跨徑的梁橋中，以及彎橋、斜橋等多采用這種截面形式。尤其是大懸臂斜腹板單箱室結(jié)構(gòu)，箱底寬度比較窄，與之配合的橋墩工程量也相應(yīng)減少，對降低工程造價、節(jié)約投資都是有利的。

　　2)拱式橋

　　(1)石拱橋由于石料規(guī)格要求高，加之木材和勞動力耗用都比較多，建設(shè)工期又比較長，故目前采用的比較少。

　　(2)桁架拱和剛架拱。在修建雙曲拱橋經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的桁架拱和剛架拱，具有結(jié)構(gòu)受力合理，構(gòu)件少，自重輕，整體性好，造型美，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點，是一種有水平推力的輕型鋼筋混凝土拱式結(jié)構(gòu)，目前多用于中等跨徑的橋梁(20~50m)，它也是在軟土地基上修建拱橋的實踐中發(fā)展起來的一種新橋型。

　　(3)大跨徑拱式橋梁的鋼筋混凝土箱形截面主拱圈，采用無支架吊裝施工方法修建，其跨徑已達(dá)150m。采用鋼拱架就地澆筑的，其跨徑已達(dá)170m。而采用鋼管混凝土勁性骨架的箱型拱橋徑已達(dá)420m。這種箱形截面的挖空率可達(dá)全斷面的50%~70%，故可大量地減少圬工數(shù)量和自重，其不足是需要設(shè)置耗費較大的纜索吊裝設(shè)備。

　　3.墩臺的選型

　　公路橋梁中的墩臺形式，分為重力式和輕型兩大類，前者依靠自身的重量來平衡外力的作用而保持其穩(wěn)定，墩臺身比較厚實，圬工體積大，一般都用石砌或片石混凝土作成，可以不用鋼筋，它用于地基良好的天然基礎(chǔ);后者所用的建筑材料，大都為鋼筋混凝土，故它的截面小，重量較輕，外形美觀，這類墩臺的形式比較多，而且各有其自身的特點和適用條件。輕型墩臺有柱式墩臺、輕型墩臺(實體式)、空心墩、Y形和薄壁墩、框架式和肋形埋置式橋臺等。選用時應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文，以及建設(shè)條件，就地取材，施工方便，安全耐久等因素綜合考慮確定。

　　目前我國在中等跨徑的公路橋梁建設(shè)中，應(yīng)用最多的是重力式的U形橋臺和柱式橋墩。U形橋臺具有結(jié)構(gòu)簡單，便于施工和就地取材等優(yōu)點。柱式橋墩有獨柱、雙柱和三柱等結(jié)構(gòu)形式，獨柱墩在彎梁中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其有利于立交橋的墩位布置，占地范圍小，橋下空間視野開闊;雙柱式和三柱式適用于板式、肋式和箱梁的橋墩。高等級公路橋梁建設(shè)中的橋墩多采用雙柱式，斜橋因橋面較寬，則采用三柱式，在經(jīng)濟(jì)上是比較合理的。

　　4.基礎(chǔ)的選型

　　基礎(chǔ)是使橋涵的全部荷載傳至地基，從而保證橋涵安全使用的重要部分，形式如何選定，主要取決于水文、地質(zhì)情況，上部及墩臺結(jié)構(gòu)形式和使用要求等。實際中廣泛使用的是天然地基上的淺基礎(chǔ)和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗某至勇裆钤?.0m以內(nèi)時，一般選用天然地基上的淺基礎(chǔ)，即石砌或混凝土圬工。當(dāng)?shù)鼗休d力不足，而各土層的摩阻力和樁尖土的承載力能夠承受由樁傳來的上部荷載時，則選用摩擦樁，否則應(yīng)將樁尖嵌入巖層，使之成為柱樁，這樣，上部的荷載由樁底巖層抗力承受。當(dāng)上部荷載特別大，而地基承載力又不足，覆蓋層雖不太深，但明挖基坑工作困難，如開挖方量大，支撐和排水耗費多，且通過與樁基礎(chǔ)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時，則采用沉井基礎(chǔ)。

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