公路造價(jià)師考點(diǎn):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(gè)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(tái)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(dú)立因素、主要因素和限制因素等類別。

　　橋梁的長(zhǎng)度、寬度和通航孔大小等都是橋型選擇的獨(dú)立因素，它們是隨設(shè)計(jì)任務(wù)同時(shí)提出的，這些因素不是設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)能隨意更改的。

　　經(jīng)濟(jì)是橋型選擇時(shí)考慮的主要因素，一切設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)詳細(xì)而周密的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。一般而言，造價(jià)低、材料省、勞動(dòng)力消耗少的應(yīng)該是優(yōu)秀方案，但有時(shí)當(dāng)其他技術(shù)因素或使用要求上升為設(shè)計(jì)的主要矛盾時(shí)，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(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)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(diǎn)是自重大，當(dāng)跨徑超過(guò)一定限度時(shí)，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(guò)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(shí)，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(diǎn)。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(duì)降低工程造價(jià)、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(dòng)力耗用都比較多，建設(shè)工期又比較長(zhǎng)，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(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(diǎn)，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(shí)踐中發(fā)展起來(lái)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(wú)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(fèi)較大的纜索吊裝設(shè)備。

　　3.墩臺(tái)的選型

　　公路橋梁中的墩臺(tái)形式，分為重力式和輕型兩大類，前者依靠自身的重量來(lái)平衡外力的作用而保持其穩(wěn)定，墩臺(tái)身比較厚實(shí)，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(tái)的形式比較多，而且各有其自身的特點(diǎn)和適用條件。輕型墩臺(tái)有柱式墩臺(tái)、輕型墩臺(tái)(實(shí)體式)、空心墩、Y形和薄壁墩、框架式和肋形埋置式橋臺(tái)等。選用時(shí)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(guó)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(tái)和柱式橋墩。U形橋臺(tái)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工和就地取材等優(yōu)點(diǎn)。柱式橋墩有獨(dú)柱、雙柱和三柱等結(jié)構(gòu)形式，獨(dú)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(kāi)闊;雙柱式和三柱式適用于板式、肋式和箱梁的橋墩。高等級(jí)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(tái)結(jié)構(gòu)形式和使用要求等。實(shí)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(shí)，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(lái)的上部荷載時(shí)，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(kāi)挖方量大，支撐和排水耗費(fèi)多，且通過(guò)與樁基礎(chǔ)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，則采用沉井基礎(chǔ)。

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