高 燕 红

(1．兰州交通大学，甘肃 兰州 730000;2．甘肃省建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730000)

1 桥址概述

洛塘双层高架桥所处路线顺洛塘河“V”形峡谷内展布穿行，该河谷地势较狭窄，局部较宽，两岸不对称分布河漫滩，两岸坡度陡峭。左岸大姚公路以下岸坡为人工堆积块石、碎石土组成的土质岸坡，以上为下古生界碧口群砂质板岩夹变砂岩组成的岩质岸坡，边坡较陡，局部低洼地带堆积坡积碎石土。洛塘河双层特大桥沿河道布线，河道弯弯曲曲，尤其是受路线凸出山嘴的影响，路线按正常路基宽度布设很难与沟形吻合，只得频繁地跨河换岸，穿行于河道中间。如果以24．5 m路基宽度强行斩咀靠岸布设，将引起右侧的挖方边坡高度大，也影响右侧S206线安全。因此从本段的地形条件来看，路线平面线型无法采用正常路基宽度与沟道线形吻合，为了少占河道，充分利用空间，减少对沟岸的开挖，采用左、右线双层并行高架桥梁通过该类地形为最佳。桥址区工程地质条件较为复杂，沿线地势陡峻，存在危石、坍塌和错落，岩性以砂岩、灰岩为主，裂隙发育，局部岩石破碎，风化严重，工程地质条件一般，大的方面对公路工程建设虽无明显影响迹象，但局部段落存在工程地质和水文地质病害，对路线布设、通过形式及构造物选型具有较大影响。从本段地质条件来看，路线宜尽量远离，避免扰动山体，采取左、右线双层并行高架桥梁以压缩桥梁断面绕避远离危石、坍塌和错落范围是一种有效措施。

2 洛塘河双层高架桥桥墩选型

2．1 洛塘河双层高架桥桥墩选型原则

在桥墩的类型选择上，结合国内多年以来高速公路桥梁设计的成功经验，主要有柱式墩、薄壁墩、空心墩等，跨越城区和有景观要求的路段也采用花瓶墩、Y形墩等形式，其中尤以柱式墩和空心薄壁墩最为普遍。一般来说，高度不大(H＜50 m)、采用强度控制设计的桥墩宜采用柱式墩;高度相对较大(H＞50 m)、采用稳定控制设计的桥墩多采用空心薄壁墩。山区高速公路桥梁结合山区特殊微地形采用一些特殊的桥墩形式，充分利用凸出的岩咀或独立山包设置悬臂式桥墩、门架式桥墩等。洛塘河双层高架桥梁的桥墩高度不大，空心薄壁墩不适用，分离式部分桥梁桥墩采用柱式墩，上下叠置部分桥梁采用双层框架式桥墩。

2．2 洛塘河双层高架桥墩柱类型介绍

1)双柱式墩。

双柱式墩是公路桥梁广泛采用的桥墩形式，其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻盈美观，桥墩布设灵活性大。洛塘河双层高架桥梁的分离式部分桥跨一般均采用双柱式桥墩(见图1)，结合双层框架式桥墩的截面形式，均采用方柱墩形式，方柱墩与上部梁体更加协调，有一定的视线诱导性，较美观挺拔。从截面特性看，面积相等的方柱与圆柱，方柱抗弯刚度大于圆柱，受力也优于圆柱。方柱的缺点是墩柱与桩基之间需要通过承台连接，无端增加工程量，且增加承台构造对山区桥梁来说还会增加挖方工程量，引起边坡失稳。

图1 双柱式桥墩构造

2)独柱式桥墩。

在山区高速公路桥梁中，独柱式桥墩往往能使诸多难点问题迎刃而解。当桥位地面横坡陡峭时，采用双柱墩势必造成墩柱高度悬殊，相应的刚度差造成两墩柱受力不均，给设计造成难度。若采用独柱墩则受力明确，可减小施工难度，并且减少开挖，利于桥位区环境保护。当桥梁跨越交叉路或河道时，采用独柱墩可避免采用斜交主梁或错孔布置，可提高下穿道路通视性，提高行车舒适性。当路线斜跨河床时，采用独柱墩有利于减小阻水面积，还可减少水下施工量。

3)双层框架式桥墩。

双层高架桥梁上下叠置部分采用双层框架式桥墩，在山区高速公路中，尚未见到这种类型的桥墩。在城市立交双层高架桥梁中，常采用H形框架式桥墩(见图2)，上层桥梁通过将上部梁板的端横梁做强做大，既做端横梁又做上层盖梁，简支在H形框架式桥墩的两墩柱上;下层桥梁直接支承在下层盖梁上，这种体系受力明确，结构超静定次数较低，上下层桥梁受力相互影响小，但整体稳定性比较差，不适宜在山区高速公路中应用。一般公铁双层高架桥梁，上层公路桥梁桥面宽度大而下层铁路桥梁铁路宽度小，上层桥梁通过双悬臂盖梁架设在H形框架式桥墩上。借鉴以上两种做法，将H形框架式桥墩两侧上墩柱通过上盖梁固结起来，做成框架式桥墩，上下层桥梁分别支承在上下盖梁上，也可将上层桥梁墩梁固结，形成上层刚构下层连续的混合体系，上下盖梁均采用预应力混凝土结构，上下墩柱采用钢筋混凝土结构。洛塘河双层高架桥框架式桥墩上墩柱采用160 cm×180 cm的矩形截面，采用C30混凝土，墩柱截面布设128根直径28 mm的HRB335钢筋，箍筋加密段纵横向各布设6肢间距10 cm、直径12 mm的HRB335钢筋。下墩柱采用180 cm×200 cm的矩形截面，采用C30混凝土，墩柱截面布设144根直径28 mm的HRB335钢筋，箍筋加密段纵横向各布设6肢间距10 cm、直径12 mm的HRB335钢筋。桩基采用直径250 cm的圆形截面，采用C25混凝土，桩基截面布设140根直径28 mm的HRB335钢筋，箍筋加密段布设间距10 cm、直径10 mm的HRB235钢筋(见图3)。

3 洛塘河双层高架桥框架桥墩受力特点

洛塘河双层高架桥框架桥墩的受力特点:框架墩在选择上除了总体布置形式和净空要求外，还要重点的考虑墩柱和盖梁之间的刚度匹配问题。在计算分析时，墩柱和盖梁作为一个整体来进行受力分析，由于两者之间尺寸的不同使得结构在承担荷载作用时各自承担的弯矩不一样，刚度大的承担的多一些，刚度小的承担的少一些。而对于墩柱和盖梁而言，两者的使用功能不一样，因此要根据各自的需求和承载能力进行弯矩和刚度分配，使它们充分发挥自己的性能。

图2 框架式桥墩构造

图3 框架式桥墩截面尺寸图（1 100）：

1)盖梁的刚度。

盖梁主要用来承担上部结构和车辆荷载的作用，因此希望盖梁的刚度做的越大越好，保证在荷载作用下引起的变形很小，这对上部结构的受力非常有利。对于大跨度框架墩的盖梁来说一般的钢筋混凝土结构不能满足设计要求，故将盖梁设计成预应力结构，通过配置预应力钢束来提高盖梁的承载能力。

2)墩柱的刚度。

对于墩柱来说，在保证承载能力的情况下则将它的刚度做的越小越好，因为框架墩的墩柱之间不设置系梁，各自的受力相对比较独立，对于温度变化和混凝土收缩徐变作用非常敏感，因此需要墩柱有足够的柔性，避免在荷载作用下产生过大的内力。但是墩柱在纵向和横向皆受力较大，刚度不能做的过小，于是为了释放温度作用及预应力二次力在墩顶产生的弯矩，墩柱和盖梁之间采用铰接形式。

3)基础对墩柱和盖梁受力影响。

框架墩对下部基础的刚度是敏感的。如果不考虑基础刚度，则对梁来说偏不安全，而墩受力偏大。柱高很矮的情况下，如不考虑基础刚度，施加预应力以后盖梁将产生较大的二次力矩，也会影响盖梁的配束;同时在温度荷载下，墩柱将承受较大弯矩，对桥墩配筋也不利。下部基础刚度的处理相对简单而且准确的方法是通过M法，将下部基础刚度等效为6自由度的弹簧，将其作用于承台底部。检算墩柱和基础时，在此基础上对刚度取值乘以一个系数，以便使立柱和基础设计安全、耐久。

4 结语

在山区高速公路设计中，上下双层高架桥梁对于改善公路线形、最大限度地减少占用耕地、从空间绕避不良地质、最大可能地保护原始生态环境、节省工程投资有着重要的意义，随着设计技术、施工技术的提高，以及新工艺、新材料的采用，对于地形狭窄、河道弯曲、洪水流量大、桥墩阻水严重的特定条件下，上下双层高架桥梁方案呈现出极大的优势。

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