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公路桥梁工程

[拼音]:gonglu qiaoliang gongcheng

[外文]:highway bridge engineering

公路跨越水域、山谷及一切交通通道的构造物的规划、设计、施工、养护、维修等全部工作。

概述

公路线路穿过江河、港湾、湖泊、水库、灌渠等水域,或跨过高差大的深谷地带,或跨过其他交通线路,为了保持交通畅通需要架设桥梁。繁华的市区有时需设由高架桥组成的高架路。旁山路线或因开凿路基工程浩大,或因地质构造不稳定,或因保护景观,有时也修建高架桥,而不修筑路基。

跨越江河的桥梁,一般设置能安全宣泄预期较大洪水的高水位桥。在季节性水流的河溪,如交通量小,为节省投资有时设置低水位桥(又称漫水桥)或过水路面。在宽阔水深的湖面和一时不易建桥的河面可架设浮桥。在通航河道上架桥,如两岸平坦,桥面不易抬高时,常采用可以移动或升高的活动式桥梁。当公路和铁路或公路相互交叉时,为了避免平面交叉可修建立体交叉桥。主要公路穿过次要道路时立交桥可以是上跨式的或是下穿式的。跨越高速公路、交通繁忙的公路以及街道时,为了行人的安全通行,可修建行人桥,从公路上方横跨公路。

公路桥梁也可同其他工程建筑物合建。有的公路桥同铁路桥合建,如武汉长江桥和南京长江桥就是铁路公路两用桥,公路在上层,铁路在下层。有的公路桥在闸坝顶上架设,成为桥闸两用桥。有的公路桥上架设输油管道或输气管道,成为兼供油气管道用的公路桥。

公路桥梁工程包括桥梁主体(即桥梁上部结构和桥梁下部结构)工程和桥位总体中附属的工程设施。附属的工程设施很多,如为了保持桥位处河道稳定的护岸、导流堤等调治水流的构造物,桥头与公路连接的引道引桥,桥面上防车轮冲撞的栏杆,保证行人安全的人行道栏杆,以及桥上号志、桥下导航标志和桥面照明设备等。此外,位于地震区的桥梁还设有防震装置,斜拉桥吊索牵索上设有防风动谐振的附加装置,活动桥设有机械装置,流冰河上的桥设有破冰装置等。因此桥梁工程同结构工程、基础工程、水利工程和交通工程有关,并同气象、水文、工程地质、建筑材料、测试技术、工程机械、美学、环境保护等学科有关,是一门综合性很强的工程技术。

桥梁的规划设计

公路桥梁的建造,首先要根据公路线路的性质和要求,以及勘察测量的资料,并结合技术经济分析进行可行性研究;然后进行技术设计,并绘出施工图纸和编制文件。这个过程即为桥梁的规划设计。

桥梁规划设计应进行的勘察测量有:

(1)桥址地形测量,以确定桥位;

(2)桥址处地层的地质调查(包括地震情况调查),以确定桥墩、桥台的位置和深度;

(3)河流水位、流速、流量等水文调查(包括流冰和漂浮物的情况调查),以确定桥长、跨径、桥高、基础深度、适宜施工期;

(4)河道通航情况调查,以确定通航桥孔大小及其桥下净空高度;

(5)交通量的调查,以确定桥的宽度和荷载等级;

(6)经济调查,以确定建筑材料的来源和运输。

公路桥梁设计的基本要求是根据所在公路的使用任务、性质和将来发展的需要,按照适用、经济及美观的原则进行设计。在技术上,一般应保证所建设的桥梁能承受施加的荷载,并能抗御自然因素的破坏作用。此外,应尽可能采用先进技术,并力求保护和美化环境。在使用上,应保证桥上能安全通行车辆,桥下能安全宣泄洪水和流冰。在流放木排的河流上木排能安全通过,在通航河流上船只能安全航行。在桥梁设计时,既要考虑桥梁的正常使用,又要考虑施工和养护的方便。

桥梁设计工作包括桥位选择,桥孔确定,桥型布置,桥长、桥高、桥宽确定,桥型结构选定,结构计算,详细尺寸和细部详图绘制,编制施工设计和工程预算计划。设计文件包括图纸和说明书。结构新颖或具有重要意义的大桥还需制成模型,供审查参考。为了统一设计标准,我国1981年颁布了《公路工程技术标准》。此外,还编制了桥涵设计规范。英、美、日、法、苏、印度等国均自订有公路桥梁设计标准。一些尚未自订标准的国家往往参照其他国家的标准进行桥梁设计。

桥位选择方面,大、中型桥梁,原则上应服从路线的总方向,尽量把桥位选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。跨河的桥位设计要能安全宣泄设计洪水,并满足根据河流等级通航净空和流向的要求。必要时应修建导流或防护构造物。避免桥前壅水威胁河堤安全和淹没农田、村镇。

桥下净空和桥长的设计要按设计洪水频率来决定。大、中型桥梁一般可按《公路工程技术标准》中的规定,采用 50年一遇、100年一遇或 300年一遇洪水频率设计。桥下通航和放筏净空的要求,我国尚未制订标准。设计时,一般按具体情况进行。立体交叉桥的桥下净空可按公路或铁路规定的标准进行设计。

桥梁的施工方法

按桥梁结构可分为桥梁上部结构施工方法和桥梁下部结构施工方法。

桥梁上部结构的施工方法:混凝土梁过去多采用木脚手架上立模就地浇灌混凝土的办法。拱桥则采用木拱架或土牛拱胎砌筑的办法。随着混凝土梁和双曲拱、箱型拱的预制装配化,现在混凝土梁的架设已广泛采用可移动的架桥机,拱桥则广泛采用无支架缆索吊装法。我国20世纪60年代中期,采用悬臂拼装和悬臂浇筑的施工方法,修建混凝土悬臂梁桥、连续梁桥和“T”型刚构桥,从桥墩起左右平衡逐节向前推进。这种无支架施工方法为建造大跨径的梁式桥创造了条件。首先采用这种方法建成的桥梁是江苏省的盐河桥。70年代后期采用顶推法修建预应力混凝土连续梁的方法,这种方法是在一端桥台后面分段浇筑梁体,借千斤顶之力,在聚四氟乙烯低摩阻系数的滑板上逐段向河心推移,直到通过桥墩达于对岸桥台。首先采用这种方法建成的桥梁是广东万江桥。目前,用顶推法建成的广东中堂桥,顶推总长度达到245米。70年代末又开始在单孔的拱桥和斜张桥采用转体施工法,就是将桥分成两半,各自在岸边沿河方向浇制或拼装,然后,再将两个半桥各旋转90°合拢。这样可避免水中和水上作业。首先采用这种方法建成的桥梁是四川遂宁建设桥,为单孔70米箱形混凝土肋拱。

桥梁下部结构施工方法:我国在桥梁下部结构施工中,混凝土桥墩已采用滑升模板,以节省脚手架材料,加快浇筑速度。基础施工从20世纪60年代中期开始广泛采用了钻孔灌注桩。这种方法是先钻孔,再摆钢筋笼,之后浇注混凝土。北镇黄河公路桥的钻孔灌注桩深达 107米。另一种广泛采用的基础施工方法是沉井,多用于深水基础。当水深在5米以内时,可在河中筑岛浇筑混凝土沉井,从井内挖土下沉,直到井底达到设计标高或岩层。当水深大于5米时,可在岸边浇筑沉井,然后下水浮运至桥墩位置下沉。用钢筋网喷注混凝土方法筑成薄壁沉井,可节省材料,并-可大大地减轻沉井重量,便于浮运。

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