第４２卷第２０期 人 民 长 江 Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．２０ ２ ０ １ １年１ ０月 Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｏｃｔ．， ２０１１ 文章编号：１００１—４１７９｛２０１１）２０—００２５—０３ 山区大件运输公路常规桥梁设计研究 秦清波，周 涛，赵胤儒 （长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉４３００１０） 摘要：山区公路地形地质条件复杂，桥梁建设难度大，遇大件运输荷载时，对承栽能力要求高。针对其设计特 点。以金沙江上游某大型水电站进厂公路桥梁设计为例，介绍了设计荷载及上、下部结构型式选择等需设计者 着重考虑的问题。阐述了满足大件运输桥梁跨径承受荷栽的控制要求，推荐采用的荷栽验算等级，以及桥梁 上部构件中梁的优选方案。 关键词：大件运输；山区桥梁；设计荷栽；结构设计 中图法分类号：Ｕ４４８．１ 文献标志码：Ａ 随着我国西部大开发战略的推进，西部一些重要 公路多采用“桥面连续”的结构形式。 的大型水电项目开始有序地实施，水电站发电设备的 为了适应山区地形变化，曲线桥在山区公路建设 大件运输成为水电站建设中的重要环节。大件运输荷 中较为普遍。设计中一般采用弯桥直做的方式，此方 载具有总重和轴重大、通行次数少及行车速度慢等特 式内外梁长的处理和弦弧差处理较为关键，对于内外 点，而在我国西部山区，可选择的运输方式较少，公路 梁长的处理多采用等长预制，调整封锚端长度；对于弦 运输在大件运输过程中占有重要地位，运输路线上的 弧差，一般采用调整边梁翼缘的方式处理。 桥梁能否承担起大件运输的任务，成为在设计环节中 １．２ 下部结构 必须重点关注的问题。 对于较矮的桥墩（ｈ＜４０ ｍ），一般多采用柱式桥 １山区桥梁设计特点 墩，柱式墩分为圆柱和方柱，圆柱施工中外观质量易控 制，且与桩基衔接方便，对于高墩（ｈ≥４０ ｍ），从布置 １．１ 上部结构 上和桥墩的安全稳定考虑，一般采用板墩，当墩高超过 山区公路地形地质复杂，建设难度大，通行的交通 ６０ ｍ时，宜采用变截面的薄壁空心板墩，顺桥向采用 量较小，因此山区公路等级一般较低，以二级、三级公 放坡处理。 路居多，设计荷载多采用公路一Ⅱ级，部分干线公路采 山区公路的桥台主要有重力式“ｕ”型桥台、肋板 用公路一Ｉ级。由于山区公路建设工期紧张，交通十 式桥台和桩柱式桥台３种形式，其中重力式“ｕ”型桥 分不便，再加上当地技术经济条件较差，设计山区公路 台最为常见，它不仅可以适应复杂的地形，而且与台后 桥梁时，多选用标准化、装配化的主梁形式，标准跨跨 路基衔接较好，一般“ｕ”型台填土高度控制在１０ ｍ以 径主要包括：１６，２０，２５，３０，３５，４０ ｍ等，主梁形式多选 下。 用预应力混凝土空心板、“Ｔ”梁及小箱梁。对于装配 式主梁上部结构，一般有“桥面连续”和“先简支后结 ２工程实例分析 构连续”两种体系。由于“先简支后结构连续”的装配 在金沙江上游某大型水电站所采用的发电机组机 方式需经过多次体系转换，施工工艺繁琐、高空作业量 电设备中，单件运输重量最大的为单向主变压器，运输 较多、施工难度大，除高地震区（Ⅷ度区）外，一般山区 尺寸为５３５ ｃｍ×３８６ ｃｍ×３８８ ｃｍ，质量为１７４ ｔ。电站 收稿日期：２０１１—０８—３Ｏ 作者简介：秦清波，男，硕士，工程师，主要从事桥梁工程设计研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｑ１００２８１３８＠１６３．ｔｏｍ ２６ 人 民 长 江 重大件公路运输路线为昆明一禄劝一半角一新村，其 半角一新村公路桥梁验算荷载采用挂一３００级。 中半角一新村路段为一条按电站专用进场公路标准新 建的Ⅲ级公路，双向两车道，桥面设计宽度８．０ ｍ，即 ０．５ ｍ（防撞护栏）＋７．０ ｍ（行车道）＋０．５ ｍ（防撞护 ２．２上部结构形式的选择 在本工程桥梁设计过程中，对于跨径不大于１６ ｍ 的标准跨桥梁，桥梁上部结构选用预应力混凝土空心 板梁。对于２０ ｍ跨桥梁，选择预应力混凝土小箱梁、 空心板梁和“１’’’梁进行比较，其中小箱梁梁高１．５ ｍ， 一栏），是电站建设物资和大件运输的主要通道。沿线 大、中桥梁共计２０座，由于该公路为山区公路，建设条 件差，桥梁上部结构主要采用装配式预应力混凝土梁， 跨横向布置３片，空心板梁梁高１．０５ ｍ，一跨横向 按标准跨跨径布置。 布置５片。“，Ｉ＇’’梁梁高１５ ｍ，跨横向布置４片。对于 ３０ ｍ和４０ ｍ跨桥梁采用预应力混凝土小箱梁和“Ｔ” 梁进行比较，其中小箱梁梁高分别为２．０，２．５ ｍ，一跨 横向布置３片，“，Ｉ．’’梁梁高分别为２．０，２．５ ｍ，一跨横 向布置４片。单片梁最大吊重及直线上一孔上部结构 工程数量比较（不含桥面工程）见表２、３。 表２ ２０ ｍ跨桥梁上部结构比较 ３８０ ３８０ ３８０ ３８０ ３８０ ３８０ ２．１桥梁设计荷载的确定 为了确定半角一新村公路的荷载等级，在满足公 路功能的前提下，设计荷载选取公路一Ｉ级和公路一 Ⅱ级、验算荷载选取挂一２５０级和挂一３００级进行比较 分析，得出合适的桥梁设计荷载和验算荷载。其中挂 车荷载详见图１、２。 １８０ Ｉ ２７５ １ｌ４５ Ｉ ４５０ ｌ １５０ ｌ １５０ ｌ １５０ ｌ一１５０ｌ １５０ 图１挂一２５０级荷载图示（单位：ｃｍ。ｋＮ） ６３ ６３ １４７ １４７ ２８７ ２８７ ２８７ ２８７ ２８７ ２８７ ２８７ ２８７ ２８７ 表３ ３０。４０ ｍ跨桥梁上部结构比较 二 丑 口 图２ 挂一３００级荷载图示（单位：ｃｍ，ｋｉｎ） 计算分析时，公路一Ｉ级和公路一Ⅱ级按实际的 车道数加载，对于挂一２５０级和挂一３００级按全桥１辆 车通行进行加载。经计算，不同荷载在不同跨径桥梁 根据以上比较，对于２０ ｍ标准跨桥梁，空心板梁 起吊重量较轻，从主要材料用量来看，小箱梁与空心板 比较，除普通钢筋外，小箱梁各项材料总体用量均要 少，与“Ｔ”梁相比，小箱梁钢绞线稍多，其他各项材料 用量均要少，且小箱梁抗弯、抗扭刚度均较大，自身稳 定性好，因此选择小箱梁。对于３０ ｍ和４０ ｍ标准跨 桥梁，“Ｔ”梁起吊重量较轻，从主要材料用量来看，小 跨中处产生的弯矩值见表１。 表１ 荷载作用下不同跨径跨中弯矩值 ｋＮ・ｍ 箱梁钢绞线用量与“Ｔ”梁相比稍多，其他材料用量与 “Ｔ”梁相比稍少，且单片“ｒＩ＇，’梁自身刚度较小，容易产 本工程桥梁设计过程中，由于半角一新村公路为 Ⅲ级公路，根据相关文献，设计荷载采用公路一Ⅱ级， 生横向挠曲，且因梁高较大，自身稳定性差，运送及施 工过程中容易产生侧向变形而造成结构安全度下降， 同时需要增加临时固定措施，施工较麻烦，因此选择小 箱梁作为３０ ｍ和４０ ｍ标准跨桥梁的上部结构。 但根据计算结果，标准跨径桥梁设计时主要受验算荷 载控制，设计荷载采用公路一Ｉ级不需要增加投资，还 可更好满足地方交通发展的要求。在验算荷载选择 时，虽然挂一２５０级和挂一３００级都能够满足大件运输 要求，但前者对公路沿线的标准跨径桥梁结构产生的 ２．３下部结构形式的选择 本工程地处西部地区，地形起伏较大，为方便施 工，同时结合桥面宽度，下部结构选择圆形双柱式桥 墩，双柱中心距离采用４．５ ｍ，墩柱直径根据桥梁高度 与跨度的不同，分别采用 １．２，１．５，１．８，２．０ ｍ。由于 本工程全线地基风化层较厚，基岩埋置较深，桥梁设计 跨中弯矩要较挂一３００级的大，设计时为了确保桥梁 工程在发挥运营功能的同时投资最省，选取对相同桥 梁结构产生内力较小的特殊荷载作为验算荷载，因此 第２０期 秦清波，等：山区大件运输公路常规桥梁设计研究 ２７ 为钻孔桩基础。 结论如下： （１）对于有大件运输要求的常规跨径（Ｌ＜５０ 在墩高和跨径关系的选择问题上，经过不同方案 的造价分析比较，最终得出：当跨径与墩高比值在 ０．６１８～１区间范围内时，桥梁设计最经济，同时也符 合桥梁美学原则。因此，本工程墩高和跨径的组合原 则确定为：墩高１５ ｍ以下时，优选１６ ｍ跨空心板梁， 墩高１５～２０ ｍ时，优选２０ ｍ跨小箱梁；墩高２０～３０ ｍ时，优选３０ ｍ跨小箱梁；墩高３０～４０ ｍ时，优选４０ ｍ）桥梁，其结构受力分析主要受特殊挂车荷载控制。 （２）对于山区低等级公路桥梁设计，荷载常采用 公路一Ⅱ级，但对有大件运输要求的公路桥梁，设计荷 载宜采用公路一Ｉ级，这样既不增加投资，又可更好满 足地方交通发展的要求。 （３）小箱梁与“Ｔ”梁相比，更加适合于有大件运 ｍ跨小箱梁。 输要求的桥梁。 ３结论 （４）当跨径与墩高比值在０．６１８～１区间范围内 时，桥梁设计最经济。 通过对山区公路常规桥梁设计特点的研究，主要 （编辑：郑毂） Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｕｇｅ ｐａｒｔｓ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｌｏａｄ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ＱＩＮ Ｑｉｎｇｂｏ，ＺＨＯＵ Ｔａｏ，ＺＨＡＯ Ｙｉｎｒｕ （Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｗｕｈａｎ ４３００１０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｓ ｔｈｅ ｔｅｒｒａｉｎ ｏｆ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｈｉｇｈ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｗｈｅｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｈｕｇｅ ｐａｒｔｓ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ｅｎｔｅｒｉｎｇ ａ ｌａｒｇｅ～ｓｃａｌｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｎ Ｊｉｎｓｈａ Ｒｉｖｅｒ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｌｏａｄ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｐｐｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｙｐｅ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｗｏｒｔｈｙ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｔｈａｔ ｃａｎ ａｎ— ｄｅｒｔａｋｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｇｅ ｐａｎｓ ａｒｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｌｏａｄ ｃｈｅｃｋ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｇｅ ｐａｒｔｓ；ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ；ｄｅｓｉｇｎ ｌｏａｄ；ｓｔｕｒｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ （上接第１５页ｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏａｄ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ＹＩＮ Ｗｅｎｆｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｃｈａｎｇｓｈｅｎｇ，ＹＩＮ Ｚｕｃｈａｏ （Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＳｕｒｖｅｙ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｗｕｈａｎ ４３００１０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏａｄ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ｗｏｕｌｄ ｌｅａｄ ｔｏ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄａｎｇｅｒ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＳＯ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｒｅａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ，ｃａｕｓｅｓ，ｍａｊｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏａｄ ｏｆ Ｚａｏｓｈｉ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｂｏｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ｉｎｓｔａｂｌｅ ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｖａｒｉ— ＯＵＳ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅｓ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｌｏａｄ，ｓｌｏｐｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌｏｗ ｃｕｔｏｆｆ ｗａｓ ａ— ｄｏｐｔｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏａｄ ｗａｓ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｏｕｎｔａｉｎ ｒｏａｄ：ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｃｏｌｌａｐｓｅ ｂｏｄｙ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；Ｚａｏｓｈｉ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ・简讯・ 全国土工离心模拟技术学术交流会在汉召ｚ３ｆ－ ２０１１年１０月１５日至１７日，全国土工离心模拟技术学术 理论、技术和实践的进一步繁荣和发展具有重要的作用和意 交流会在湖北武汉召开。本次会议是从土工离心模拟技术分 义，为我国土力学和岩土工程科研水平的提高和实践能力的进 委员会成立之日起，召开的第六次全国性会议。此次会议的成 步做出富有成效的贡献。本次会议由长江科学院组织承办。 功举办，将会推动我国岩土物理模拟技术研究领域的理论研究 （长江） 和实践的深入发展，对于促进我国岩土物理模拟技术领域相关