高速公路桥梁上部结构设计分析

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摘要：高速公路桥梁上部结构设计对于桥梁工程质量、安全、经济性以及美观性会产生较大影响，是桥梁工程设计的重点。首先对桥梁上部结构组成部分进行介绍，然后对高速公路桥梁上部结构设计要点进行分析，并以某高速公路桥梁为研究对象，对桥梁上部结构设计方案进行深入研究。

关键词：桥梁；上部结构；组成；设计原则

桥梁工程所承担的交通功能也越来越大，对于设计水平的要求逐渐增加。在整个桥梁工程设计中，上部结构设计至关重要，通过优化桥梁工程上部结构设计，可促进桥梁工程使用寿命的增加。因此，对桥梁工程上部结构设计要点进行深入研究意义重大。

1桥梁上部结构组成部分

桥梁工程项目建设为一项系统性工程，在桥梁工程上部结构设计中，首先需要了解桥梁工程上部结构组成，具体包括以下3点：第一，桥面，桥面是供车辆以及行人通行的部分，不同桥梁工程桥面有一定的区别；第二，桥跨结构，在桥梁工程中，桥跨结构为承重结构，是桥梁工程设计的核心内容，桥跨的跨越幅度、承受作用都会对桥梁工程桥跨结构的构造形式产生较大影响。第三，支座，桥梁工程支座的作用是将上部结构所产生的支撑反力传递至桥梁工程墩台的中间节点上。

2桥型上部结构方案设计原则

（1）在桥梁工程上部结构设计中，需综合考虑桥梁工程建设环境、地形地貌、公路工程通航能力、运行能力、公路等级等等。比如，如果桥梁工程建设区域地表平缓、河流深度比较浅，则应尽量采用简支梁结构或者先简支后连续梁桥结构，有利于简化施工方式，同时保证结构受力明确。有些桥梁工程建设区域地形复杂，运输条件比较差，应尽量采用预制结构形式。（2）为了尽量缩短桥梁工程建设工期，降低工程造价，同时保证桥梁工程施工质量，应采用桥梁工程标准化结构形式。对桥梁工程上部构造，应用预制拼装结构以及标准跨径，便于施工。在选择桥梁工程上部结构时，还应注意综合考虑桥梁工程施工环境、施工工期要求、施工场地条件等。（3）在桥型上部结构方案设计时，需要选择多种桥型方案，对各个设计方案进行比较分析，进而选择最适宜的桥梁上部结构设计方案。（4）在桥梁工程设计建设中，需综合考虑桥梁工程抗震性能要求，如果桥梁工程对于抗震性能的要求比较高，则应尽量采用先简支后桥面连续结构，保证桥梁工程结构耐久性，另外，还需综合考虑桥梁工程建设对于周边生态环境的影响，尽量提升桥梁工程上部结构美观性。

3高速公路桥梁上部结构设计要点

在高速公路桥梁工程设计中，上部结构体系主要有以下3种：（1）拱式体系。拱式体系桥梁工程建设区域的覆盖土层比较薄，如果基岩承载力比较高，则拱式体系桥梁工程可发挥造价低的优势。（2）先简支后结构连续体系与简支体系。这类桥梁工程上部结构设计方案能够预制装配，同时可进行标准化施工，造价低廉，是高速公路施工中比较常见的形式。常用跨径有25m、30m、40m3种，一般预制空心板的跨径在25m以内，建筑高度比较小，被广泛应用于中型桥梁工程、小型桥梁工程项目建设中。另外，T梁的截面受力合理，经济性能较好，但是，其抗震性以及景观效果比较差，因此，如果桥梁工程建设对于抗震性能的要求比较低，则可采用T梁结构形式。（3）连续刚构及连续梁体系。有些桥梁工程需要跨越U形深谷，无法采用装配式结构形式，对此，可采用大跨径连续梁体系方案。当桥梁工程桥墩高度在30m以上时，需要注意对墩梁进行加固设计，进而改善桥梁工程上部结构受力。

4高速公路桥梁上部结构设计实例

4.1工程概况。在某高速公路桥梁工程项目建设中，桥梁工程总长度为20.1km。根据现场勘察，该桥梁工程建设环境地形复杂，周边建筑工程较多，地质变化比较大。对于该桥梁工程上部结构，应采用跨径在25耀30m之间的装配式小箱梁、40mT梁，如果跨径在20m以内，则可采用预制空心板。如果采用先简支后连续方式的预制结构方案，能够保证桥梁工程路面通行的稳定性以及舒适性，同时便于桥梁工程与运行维护。如果T梁墩高在35m以上，则需要采用墩梁固结形式，如果纵坡比较大，也需要应用墩梁设计方案。另外，还需注意，高速公路桥梁工程建设环境复杂，施工难度比较大，在具体的施工过程中，需要对桥梁工程上部结构设计方案进行调整，比如，如果桥墩高度比较大，则应尽量采用T梁结构形式，如果桥墩高度比较小，则需采用现浇混凝土连续箱梁。4.2上部结构设计方案比较。在该高速公路桥梁工程上部结构设计方案比较时，需将跨径为25m、30m、40m的结构尺寸进行比较，同时对T梁和装配式小箱梁两种上部结构设计方案进行比较，最终确定最符合实际需要的上部结构设计方案。在部结构设计方案比较时，重点需考虑以下5点：4.2.1施工便利性。在施工方面，小箱梁施工技术比较复杂，在混凝土浇筑施工过程中，必须保证内模板放置平稳，另外，在端头斜交时，处理难度比较大。T梁施工工艺比较成熟，结构耐久性较高，与小箱梁相比，施工方式便捷，能够有效提升桥梁工程结构耐久性。4.2.2经济造价。在对不同跨径小箱梁与T梁结构进行比较时，跨径有3种，包括25m、30m、40m，在经济造价方面，40m的T梁和小箱梁造价相同，另外，25m、30m的小箱梁与T梁相比经济性更好。4.2.3功能使用优势。通过对各个结构形式的桥梁工程功能方面分析，T梁跨中横隔板数量比较多，并且横隔板与主梁进行连接，这样就会影响桥梁工程外形美观度。另外，T梁的跨径的适用范围比较广泛，尤其是在抗弯刚度方面，桥墩大跨的应用优势明显。4.2.4结构受力。通过将小箱梁与T梁进行比较，T梁的单幅一孔的整体抗弯刚度比较高。在桥梁工程施工中，如果遇到斜交结构形式，如果采用T梁结构形式，则需要设置多个横隔板，因此抵抗受力的效果比较好。另外，在论抗扭刚度方面，单幅一孔的小箱梁的抗扭刚度比较好，由此可见，单片小箱梁的结构稳定性更高，并且施工方式便捷，能够有效提升桥梁工程结构稳定性以及安全性。4.2.5墩高影响。在桥梁工程上部结构设计中，桥梁墩高也是十分重要的设计参数。如果桥梁工程墩高比较大，则应尽量采用大跨径上部结构。4.3上部结构设计方案。在该高速公路桥梁工程上部结构设计中，通过对上述各项影响因素进行综合分析，制定出以下选型原则：如果桥梁工程墩高在15m以内，则采用20m跨先简支后桥面连续预制空心板结构；如果桥梁工程墩高在15耀35m之间，则可采用25m、30m跨先简支后桥面连续小箱梁结构；如果桥梁工程墩高在35耀60m之间，则可采用40m跨先简支后结构连续（或墩梁固结）T梁；如果桥梁工程墩高在60m以上，则应采用T梁方案。5结语综上所述，主要对高速桥梁工程上部结构设计要点进行了详细探究。在高速公路桥梁上部结构设计中，需综合考虑地形地貌、交通运输条件等进行设计，选择多个设计方案，并结合实际情况选择经济最优方案。

参考文献：

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作者:吴桐 单位:重庆市设计院