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石坊村白水江特大桥跨越X484线的优化设计

范文

张丹阳

摘要：本文以武都至九寨沟高速公路石坊村白水江特大桥跨越X484线为例，主要阐述了新建桥梁跨越既有道路、泥石流沟、河流又与隧道衔接时，从保通既有道路、减轻设计工作量、降低施工难度和节约工程造价等多方面着手对原设计方案进行优化的过程和方法，对于山岭重丘区的桥梁设计具有一定的指导和借鉴意义。

Abstract： This paper takes the Baishuijiang Bridge of Shifang Village in Wudu to Jiuzhaigou Expressway crossing X484 line as an example. It mainly expounds the process and method of optimizing the original design scheme when the newly built bridge crosses existing roads， mudslides and rivers to connect with the tunnel from keeping existing road operating， reducing design workload， reducing the construction difficulty and saving project cost， etc.，which has certain guidance and reference significance for the bridge design in the mountainous and heavy hill area.

关键词：桥梁;跨越道路;优化设计

Key words： bridge;crossing road;optimization design

中图分类号：U412.32 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）10-0109-03

1 ?项目概况

武都至九寨沟高速公路是国家高速公路网调整规划的平凉至绵阳高速公路（G8513）中的重要一段，是陇南市连接国际著名旅游胜地九寨沟的快速大通道，是西北地区快速通往国际著名风景区九寨沟的干线通道，是陇南和甘肃南部地区的一条重要出口路和旅游路，对于完善甘肃南部和四川西北区域路网布局，促进甘川毗邻地区社会经贸往来，加快陇南、甘南、融入大九寨旅游经济圈具有重要意义。武九高速公路建成后还将成为川西北和甘肃南部自然灾害多发区域最重要的生命线保障，对于抢险救灾和应急保障具有重大战略意义。

该项目概算总投资为176.01亿元。路线起点位于陇南市武都区桔柑乡，与武都至罐子沟高速公路相接，终点位于青龙桥，顺接四川省规划的绵阳至九寨沟高速公路，全长100.14公里。全线采用双向四车道标准建设，路基宽度25.5米。项目控制性工程为高楼山特长隧道，起点位于文县尖山村东侧约200米处，隧道长12.52公里，最大埋深1900米。

本桥所在合同段起點位于甘肃省陇南市文县尖山乡尖山村东侧高楼山隧道进口（YK46+180、ZK46+180），与WJSJ1合同段终点相接;以隧道形式穿越高楼山，在文县城关镇凡昌村西侧出洞;而后路线沿白水江逆流而上在两侧台地来回跨越布设，于文县城关镇徐家坝村南侧设文县东互通立交;继续前行设置隧道群穿越县城南侧的梁家山、南山，在西元设大桥跨越白马峪河，以隧道穿金条山，继续沿白水江两岸布线途经鹄衣坝、白衣坝到达东峪口村，在东峪口村设置互通立交，然后经高峰村、石坊村、下柳元、上柳元汤卜沟村、沙渠村，再以隧道形式通过旧关到达新关村，再沿白水江北岸过境石鸡坝村，在石鸡坝乡朱元坝设置互通立交，经哈南村、边地坪，止于本项目终点文县石鸡坝乡边地坪村西侧水浇地中（YK101+952.577，ZK101+950.028），顺接四川省在建的九寨沟至绵阳高速公路，路线总体走向由东北向西南，路线里程55.899km。

2 ?桥梁概况及技术标准

石坊村白水江特大桥位于甘肃省陇南市文县石坊镇石坊村，桥梁沿白水江河谷逆流布设，三次跨越白水江，上跨X484线（东峪口-九寨沟）和陇南供电公司道路，并跨越两处泥石流沟道。桥梁按左右线分离式设计，荷载等级公路-Ⅰ级，桥面净宽11.5m。桥位所处区域地震动峰值加速度为0.3g，相当于地震烈度Ⅷ度。设计洪水频率1/100，桥位处白水江设计流量1400.23m3/s，设计流速为4.0m/s，最高设计洪水位为990.32m。

①汽车荷载等级：公路-I级;

②设计洪水频率：特大桥（本桥为顺河桥）1/100;

③环境类别：I类;

④桥梁断面：本桥起点处为分离式，终点处为整体式，桥梁设计断面（半幅）采用：50（墙式护栏）+1150+50（墙式护栏）=1250cm;

⑤地震动峰值加速度：根据国家地震局颁布的《中国地震动峰值加速度区划图》、《中国地震动反应谱区划图》，桥位处地震动峰值加速度为0.30g，相当于地震烈度Ⅷ度，根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008），桥涵等构造物应按提高一级设防;

⑥通航等级：河流无通航要求。

本桥起点接石坊1号隧道终点，孔跨布设时受限因素较多，在尽量使用标准跨径的前提下，以尽可能少地在白水江河槽内设置桥墩为主要原则，采用30m、40m跨径组合，调整桥梁中心桩号来实现桥梁的跨越功能。对两处泥石流沟道进行改移顺直并设置导流构造从桥下穿过，在暴雨发生时将泥石流顺利导入白水江。路线ZK77+612、YK77+587处位于泥石流沟下游沟口，该处桥墩设置钢护筒防治泥石流冲刷、冲撞。

3 ?桥梁优化设计过程

本桥布跨主要控制因素有4个，分别是起点处隧道洞门位置、上跨X484线、上跨陇南供电公司的进厂路和跨越两道泥石流沟。上跨X484线及电厂路拟定40m跨径，其余为30m跨径，调整中心桩号使桥梁起点与石坊1号隧道出口洞门相接，尽可能采用30m、40m标准跨径实现跨越构造物的功能，同时考虑左右线桥梁位于白水江河槽内的桥墩尽可能处于同一位置，避免前后相错过大造成阻水严重，减弱行洪能力和影响桥梁整体美观性的不良后果。

初步拟定方案为：左线桥梁中心桩号为ZK77+792.34，跨径布置为（23×30+3×40+9×30）m，右线桥梁中心桩号为YK77+757，跨径布置为（24×30+4×40+8×30）m，上部结构均采用预应力混凝土（后张）小箱梁，先简支后连续。受填土高度和所接隧道的影响，下部结构0号台均采用一字型柱式台，N号台均采用肋板台，桥墩采用柱式墩，墩台采用桩基础。左右线桥梁上跨X484线均采用40m跨径和单幅门架墩跨越，门架墩墩柱间距为13.75m，跨越两道泥石流沟均采用30m跨径，沟道两侧设置驳岸墙导流并防护。

通过进一步研究发现，左右线门架墩承台对X484线有所影响，在施工时必须将部分X484线路基挖除，中断交通，另修便道保通。考虑到既有X484线车流量较大，为避免破坏既有道路影响交通，须将门架墩墩间距增大，或将承台旋转一定角度使其与X484线平行。但若进一步增大墩间距，该门架墩承台、桩基距离另一幅桥梁桩柱过近，甚至不满足《公路桥涵地基与基础设计规范》中5.2.4对摩擦桩中距的要求。再者，门架墩承台若与盖梁不垂直导致结构在活载作用下受力不佳。故此桥跨方案欠合理。

分幅门架墩实施困难，可考虑整幅门架式桥墩。由于横桥向跨径过大，拟加一根墩柱，采用两跨不等跨桥墩构造，调整墩柱间距及整体横向位置，使左线24#右线25#墩、左线25#右线26#桥墩横向跨径相同，且承台施工不影响既有X484线路基。

因采用整幅门架式桥墩，在该位置处左右线桥梁跨径线应完全重合，以此为首要控制因素，综合桥梁起点隧道洞门桩号位置、跨越两道泥石流沟道并尽量减少白水江河槽内桥墩数量，最终确定左线桥梁中心桩号为ZK77+792.34，上部构造为（23×30+3×40+9×30）m装配式预应力混凝土（后张）连续箱梁，桥梁全长1084.5m，右线桥梁中心桩号为YK77+757，上部构造為（24×30+4×40+8×30）m装配式预应力混凝土（后张）连续箱梁，桥梁全长1124.5m。桥梁下部结构采用柱式台、肋板台，桥墩采用柱式墩，上跨X484线采用三柱式门架桥墩，墩台均采用钻孔灌注桩基础。

4 ?结论

位于山岭重丘区的高速公路桥隧比例较高，地形以窄U形或V字形沟谷居多，桥型方案选择应综合考虑净空、水文、地质、施工条件和造价等因素，同时桥梁布跨方案受隧道、河流、国（县）道、村庄、沟壑等因素影响较多。在优先使用常规结构桥梁的前提下，通常结合桥高采用20m、30m和40m跨径预应力混凝土小箱梁为上部结构进行桥梁布置。在跨越等级道路、文物等不宜拆迁的障碍物时需要特殊设计，除采用大跨特殊上部结构外，改变桥墩形式不失为一种更简单快捷的处理方法，如整幅双柱式桥墩、独柱花瓶墩或门架式桥墩等结构形式。

本桥的优化方案较好地解决了桥梁跨越既有道路、泥石流沟、河流和与隧道衔接等多重因素受限下的山区桥梁孔跨布置设计，从保通既有道路、减轻设计工作量、降低施工难度和节约工程造价等多方面着手对原方案进行优化设计，从跨越既有道路这个主要控制因素入手，抛开常规双柱门架墩结构的制约，采用三柱式不等间距门架式桥墩并经过结构验算，其余障碍物孔跨布置迎刃而解，最终得到一个合理、安全、适用且美观的桥梁方案。

参考文献：

[1]JTG B01-2014，公路工程技术标准[S].

[2]JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范[S].

[3]JTG3362-2018，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4]JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S].

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