摘要：本文總結(jié)了鐵路、公路及城市道路橋梁設(shè)計中常用的15條孔跨布置原則，提出了經(jīng)濟合理的相鄰跨度之比值，并將之應(yīng)用到具體的工程實例。

關(guān)鍵詞：橋梁 分跨原則 實例

一、引言

逢山開路、遇水搭橋，道出了橋梁架設(shè)的原始動機。隨著現(xiàn)代社會交通的發(fā)展，又增加了道路的立交，引起大量的立交橋梁建造，這就要牽涉到橋梁的孔跨布置，即橋梁分跨或者叫橋梁墩臺位置選擇，它是橋梁總體設(shè)計亦或橋梁建筑設(shè)計當中的一項重要內(nèi)容。作者以有關(guān)規(guī)程、規(guī)范為準則，結(jié)合橋址地形、地貌、地質(zhì)、地震、水文、氣象、通航、跨線要求及橋梁類型、荷載、采用材料、施工方法等情況，并結(jié)合近年來的工程實踐，談一談在橋梁設(shè)計中孔跨布置的體會。

二、橋梁分跨原則

橋梁常常因跨越河流、峽谷、道路或鐵路而設(shè)置。

橋梁分跨是橋梁總體設(shè)計的主要項目之一。大型復(fù)雜的橋梁，其方案設(shè)計有橋位選定、橋式及孔徑確定等幾項內(nèi)容。橋梁在橋位確定之后，不但要進行不同橋式方案間的比較，而且要將同一橋式按不同的孔跨布置做為幾個不同的方案進行比較，以求得較經(jīng)濟、合理的設(shè)計方案。

本文主要討論一下橋梁分跨的原則。

1、橋梁孔跨的布置，在滿足橋梁的使用功能條件下，結(jié)合線路的情況，應(yīng)使其總造價較低。一般情況下，橋址地質(zhì)條件越差或下部結(jié)構(gòu)投資越大，就越宜采用較大的跨度，以減小下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的工程量，從而節(jié)省投資，反之亦然。從投資和跨度方面來看，橋跨布置總體表現(xiàn)為：邊跨小于中跨，引橋小于主橋。

2、一條長大鐵路、公路干線，同一區(qū)段內(nèi)橋梁的孔徑與式樣應(yīng)力求簡化。同一座橋梁，除通航和其他特殊需要外，應(yīng)盡量采用等跨及相同的結(jié)構(gòu)類型�？缍炔怀�過60m的簡支梁橋，其跨度應(yīng)采用標準跨度，以達到方便設(shè)計和施工的目的，便于工廠化制造，取得經(jīng)濟效益。

3、橋梁路基相連，橋梁的經(jīng)濟起橋高度一般為5~6m，較小者可取至2～3 m，以此控制橋梁的長度。有條件設(shè)置挖方內(nèi)橋臺者，應(yīng)優(yōu)先采用，可保證橋臺的穩(wěn)定。

4、跨越河流的橋梁，孔跨布置不宜壓縮天然河道。橋梁中線宜與天然河道洪水流向正交，避免水流在橋頭形成水袋而產(chǎn)生三角回流，影響路基、橋梁安全。

5、水文控制的橋梁，其孔跨布置必須保證安全通過設(shè)計頻率洪水、流冰、流木、泥石流及其他漂流物，其產(chǎn)生的沖刷系數(shù)宜小于沖刷容許值。橋跨結(jié)構(gòu)底部應(yīng)高出設(shè)計洪水頻率水位并有足夠的富余量。

6、通航河流上，橋梁中線應(yīng)與航線正交。當不能避免斜交時，應(yīng)適當加大通航凈孔。通航橋孔位置應(yīng)根據(jù)河流的中常水位及低水位時的航線確定，通航孔橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)高出橋下通航凈空建筑限界。

7、連續(xù)梁橋或拱橋相鄰跨度的比值(小跨比大跨)宜在0.4～1之間，當比值接近0.618時，橋跨結(jié)構(gòu)會顯得平順流暢，結(jié)構(gòu)受力合理，工程更經(jīng)濟。懸臂施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋，其跨度應(yīng)滿足施工時對稱T形結(jié)構(gòu)對跨度的要求。斜拉橋邊跨與中跨之比宜在0.3～0.5間;懸索橋(吊橋)邊跨與中跨之比宜在0.2～0.5間，具體跨度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、通航等級要求及氣象條件而定。懸索橋因其特有的橋跨結(jié)構(gòu)受力型式，令其成為當今世界上唯一單孔跨度超過1000m的橋式。

8、跨越鐵路、公路及道路的立交橋梁，其橋梁孔跨布置應(yīng)保證橋下凈空限界符合相關(guān)行業(yè)的技術(shù)標準。應(yīng)避免采用較大跨度，以減小梁部結(jié)構(gòu)高度，降低橋梁建筑高度，縮短引橋長度，從而節(jié)省投資。

9、跨越寬淺河流的橋梁，多采用等跨簡支梁橋。泥石流地區(qū)的橋孔，不宜壓縮和過分擴大，應(yīng)以單孔或多孔的較大跨度橋梁跨越，以免被泥石流沖毀�？缭絍形峽谷時，橋梁主跨往往采用一跨跨過，并且優(yōu)先采用拱橋或反吊橋方案。

10、修建深水高墩橋，河流水面較寬時，在技術(shù)經(jīng)濟條件許可下常常增大水中橋跨跨度，盡可能將橋墩設(shè)置于岸邊、淺水區(qū)或礁石上，減小深水橋墩基礎(chǔ)的工程量及施工難度，把深水基礎(chǔ)問題轉(zhuǎn)化成淺水基礎(chǔ)來加以解決。這樣可減少下部結(jié)構(gòu)工程投資，上部結(jié)構(gòu)工程投資雖增大，但橋梁總體投資仍應(yīng)減小。同時也降低了橋墩對洪水的阻擋影響，有利于主河道的泄洪及水上交通，減小了船舶及漂流物撞擊橋墩的概率，有利于橋梁的安全。此種情況適用于大跨度的懸索橋、斜拉橋、拱橋及連續(xù)梁橋。

11、當橋梁位于不良地質(zhì)區(qū)域時，布置墩臺應(yīng)遵循如下幾點：

(1)墩臺基礎(chǔ)應(yīng)避免設(shè)置在軟硬不均的地基土壤上。

(2)墩臺基礎(chǔ)位置應(yīng)避開地基斷層、滑坡、擠壓破碎帶、溶洞、黃土陷穴與暗洞或局部軟弱地基等不良地質(zhì)。

(3)在山區(qū)修建橋梁，位于陡峭山坡上的墩臺應(yīng)注意基礎(chǔ)底面及側(cè)面巖體的穩(wěn)定性，宜選擇樁基或挖井基礎(chǔ)，并嵌固于基巖中。

(4)靠近陡峭巖壁的河槽邊墩基礎(chǔ)，應(yīng)避免穿過水下山坡落石堆積層。

12、在老城區(qū)建造橋梁，應(yīng)調(diào)查清楚橋址區(qū)域內(nèi)的地上及地下構(gòu)筑物，如地下各種管線(自來水管、排水管、熱力管、煤氣管、電力電纜、通訊光電纜等)，碼頭、防汛墻、堤岸及拋石護岸等各類水工構(gòu)筑物，水下古代殘留物，各種房屋建筑物的性質(zhì)造價，以便確定橋墩基礎(chǔ)位置時考慮避讓。不能避讓時，設(shè)計應(yīng)考慮對既有構(gòu)筑物進行拆遷、改造或采取防護措施。

13、互通式立體交叉橋梁，橋梁群在平面上的布置應(yīng)勻稱規(guī)則，選擇合適的橋墩式樣，保持橋下通透性良好。橋梁的平面布置應(yīng)盡量避免出現(xiàn)分叉橋和急轉(zhuǎn)彎橋，若無法避免，應(yīng)于橋梁分叉處、橋面寬度驟然變化處設(shè)置橋墩，使橋梁受力狀態(tài)良好。

14、鄰近城市，橋梁跨越河流后又要與濱河路實現(xiàn)互通式立交，應(yīng)妥善處理好跨河分跨與立交橋群布置之間的關(guān)系。

15、懸索橋的分跨布置，除了考慮橋梁主塔處于良好的位置外，應(yīng)重視錨碇的設(shè)置位置，可選擇地錨或自錨方式。其對主纜索的選擇及設(shè)計方案、造價有較大影響。

三、工程實例

1、工程簡介

某公路橋跨越廣州市增步河，增步河是珠江的一條主要支流，承擔(dān)著泄洪和航運的功能。既有橋梁的主橋為35m+50m+35m空腹式鋼筋砼拱橋，兩端引橋為跨徑10m的簡支梁橋，橋梁總長766.4m。既有橋于1982年建成通車，后發(fā)現(xiàn)主拱圈出現(xiàn)裂紋，兩橋臺因受縱向頂力作用產(chǎn)生豎向裂紋，河中橋墩產(chǎn)生縱向位移，橋梁出現(xiàn)險情。廣州市政府決定拆除原橋，原址建造新橋。

2、設(shè)計經(jīng)過

橋址處河寬139m，常水深4.5m，通航凈高8m，鉆孔揭示地基土壤表層為淤泥，其下為軟塑黏土，距地表10m~30m均為淺黃色硬塑砂黏土，基本承載力σ0=300kpa。設(shè)計采用橋式為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，排架式橋墩，鉆孔樁基礎(chǔ)，橋跨結(jié)構(gòu)受力均勻，又因為其立面面積小，線形輕巧流暢，在市區(qū)有較好的景觀效果。因為橋址處地基條件差，拱橋立面面積大，阻水多有礙行洪，不適宜修建拱橋;修建斜拉橋因跨度小取不到經(jīng)濟的效果。

橋梁高度受水文控制。橋上縱坡1.5%，橋面寬50m，初步設(shè)計時擬定了兩種孔跨布置：(1)35m+50m35m，(2)80m+110m+80m，具體布置見下圖：

孔跨布置方案一保持原橋的孔數(shù)、跨度不變，減小主橋的長度。方案二采用一跨跨越河道，主橋長度為270m 。

方案一雖然短主橋的長度較短，降低了主橋的設(shè)計施工難度及造價，但由于兩個橋墩位于原橋墩位上，雖然支座截面處剪力最大，但可通過適當加大截面高度、增加受剪鋼筋來解決問題。再結(jié)合具體的地形條件，最后確定邊跨跨度為80m。方案二引橋較方案一短，避免了河中兩個橋墩的施工，經(jīng)過綜合比較，最后選定方案二。

此橋已于2000年底建成通車，使用效果良好。

四、結(jié)束語

以上橋例的孔跨布置只涉及到橋梁孔跨布置原則的幾個方面，越是大跨度橋梁其孔跨布置越具有挑戰(zhàn)性，尤其是大跨度橋梁的代表——斜拉橋和懸索橋，其孔跨布置主要結(jié)合橋址地形、地質(zhì)、地震、氣象、通航、采用材料及施工方法綜合考慮，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。較簡單的中小橋梁，在勘察地形之后，資深橋梁工程師憑經(jīng)驗便可以定出其合理的孔跨布置。但復(fù)雜、大型的橋梁設(shè)計，須有充分的前期方案研究、論證，聽取各方面意見才能決定其設(shè)計方案，甚至最終設(shè)計方案由橋梁專家組歷經(jīng)數(shù)年才能定奪。

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