橋梁孔跨布置定性研究
發布時間：2010-01-14 共1頁
提 要 以論文《橋式最優設計理論研究》及《橋式新分類與新評價》所研究的內容為基礎，糅合橋梁規范有關孔跨布置的條文及筆者的工程實踐，提出橋梁孔跨布置應遵循的20條準則。它是橋梁孔跨布置實踐的高度概括與總結。
關鍵詞 橋梁 孔跨布置
橋梁孔跨布置，亦稱為橋梁分孔或者叫墩位選擇。它是橋梁總體設計或者說是建筑設計中的一項重要內容。橋梁孔跨布置應以論文《橋式最優設計理論研究》及《橋式新分類與新評價》所研究的內容為基礎，以有關規范[1][2]所列條文為準繩，結合橋址工程條件，如地形、地貌、地質、地震、水文、氣象、通航或跨線等及材料、荷載、施工方法等情況來進行。
1橋梁布置
橋梁常常因跨越河流、峽谷或道路等而設。
準則[1] 投資巨大、工程復雜的大型橋梁，應從地質、水文、接線方案等方面進行綜合論證，以尋求較優的橋渡方案。
準則[2] 跨越一條河流時，一般以設置一座橋為宜；當一條河流有兩個或兩個以上的穩定河槽，或灘地流量占設計流量比重較大，且水流不易合并時，宜分設橋梁，但若兩橋相距不遠、有連通設橋條件時，應連通設為一長橋。
當橋梁穿越某些不良地質區域時，應設橋通過。其應遵循如下準則[3]。
準則[3] 當橋梁穿越某些不良地質區域，如凍土區的冰椎、凍脹丘、融凍泥流、熱流滑塌、熱流湖塘等不良地質處，應設橋通過。
2 橋梁分跨
橋梁分跨是橋梁總體設計的主要項目之一。一座復雜的橋梁，不但要進行不同橋式方案間的比較，而且往往要將同一橋式的幾個不同的分跨做為幾個不同的方案進行比較，以求得較優的方案。橋梁分跨一般遵循如下準則：
準則[4] 橋梁孔跨的布置，除滿足橋梁功能及其他條件的要求外，應使其總造價較低（當然，對于不同的橋長，應結合路基一同比較）。一般來說，地質越差或下部結構投資越大，就越宜采用較大的跨度，以減少支承結構的工程量，從而節省投資，反之亦然。因此，橋梁孔跨布置往往表現為：引橋小于主橋，邊跨小于中跨。
準則[5] 梁橋或拱橋相鄰跨度的比值（小跨比大跨）宜在[0.4,1]內，接近0.618時，橋跨變化會顯得平順、流暢。懸臂施工的連續梁橋或連續剛構橋，其跨度應滿足施工時對稱T構對跨度的要求。
斜拉橋邊跨與中跨之比宜在[1/3,1/2]內。
懸索橋邊跨與中跨之比宜在[1/4，1/2]內。
準則[6] 同一區段內，橋梁的孔徑與式樣應力求統一；同一座橋梁，除通航或其他要求外，應盡量采用相同的結構并且等跨；對于跨度不超過50m的簡支梁橋，其跨度應采用標準跨度。以達到方便設計與施工，取得經濟效益。
準則[7] 一般情況下，橋孔不宜壓縮。起橋高度一般為6~8m，較小者取至2~3m。有條件設置挖方內橋臺者，應優先采用。
準則[8] 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生三角回流，影響線路或橋梁安全；橋跨結構應高出設計洪水水位至少0.25m,必要時，尚應考慮壅水高、波浪侵襲高、局部股流涌高、斜水流局部沖高、河彎超高、河床淤積或漂流物等的影響。
準則[9]通航河流上，橋梁中線應與航線正交。當不能避免斜交時，應適當加大通航凈孔。通航孔橋跨結構應高出橋下通航凈空建筑限界。當然，橋跨結構不能伸進橋面行車/人建筑限界。
準則[10]通過設計洪水流量、橋跨結構高出設計洪水水位并有足夠的富裕、其產生的沖刷系數小于容許值是橋梁孔徑必須滿足的條件之一，這是水文對橋梁的基本要求。
準則[11] 當橋梁較高、跨越河道的水深較大、河面較寬時，則在技術經濟條件許可的情況下常常增大水中橋跨跨度（適應大跨的橋式有懸索橋、斜拉橋及拱橋等），盡可能將橋墩設在岸上、淺水區或礁石上，最大限度地減少深水橋墩基礎，把深水基礎問題轉化為用增大跨度的方法來加以解決（即減少下部結構工程投資，而增大上部結構工程投資，從而達到降低結構總投資），降低了洪水對橋墩及基礎施工的影響，有利于泄洪及水上交通，減少了船舶撞擊橋墩的幾率，因而往往是經濟合理的。
準則[12] 跨越寬淺河流的橋梁，多采用等跨梁橋跨越主河槽。
準則[13]當線路跨越泥石流河流時，橋孔應盡量采用單孔或考慮采用多孔較大的跨度，以免被泥石流沖毀。
準則[14] 跨越V字形或接近V字形峽谷時，橋梁主跨往往采用一跨跨過，并且優先考慮拱橋或反吊橋方案。
準則[15] 當橋梁上跨道路時，為了避免采用較大的跨度，降低建筑高度，節省投資，往往考慮是否可于道路的中央分隔帶處設墩，從而兩跨或多跨跨越道路。
準則[16] 由于不良地質的影響，墩臺布置應遵循如下幾點：
①墩臺基礎不應設置在軟硬不均勻的地基土上。
②墩臺位置應避開斷層、滑坡、擠壓破碎帶、石灰巖溶洞及溶溝、黃土陷穴與暗洞或局部軟弱地基等不良地質處。
③陡峭山坡上修建墩臺時應注意基礎底下及側面巖體的穩定性。
④靠近陡峭巖壁的河槽邊墩基礎，應避免穿經水下山坡落石堆積層。
準則[17] 在具有較長歷史的城區，建造橋梁選擇墩位，應對橋址區域內現有的或殘留的構筑物調查清楚，如地下管線（給水管道、排水管道、通訊光纜、 電纜、煤氣管道等），駁岸、碼頭、防汛墻、堤岸及拋石護岸等各類水工構筑物，各種房屋建筑物的性質及結構情況等，以便確定橋墩基礎是否避讓，或原有構筑物拆遷、改造、或對緊靠基礎的結構物采取防護措施等，必要時，應對臨近建筑物、構筑物或土體穩定性進行評估。
準則[18] 在互通式立體交叉中，橋梁的布設應盡量避免出現分叉橋或急轉彎橋，若無法避免時，應于分叉處、橋面寬度聚變處或急轉彎處設置橋墩，使橋梁受力狀態良好。另外，在互通式立體交叉中，橋梁群在水平面上的布置應力求作到勻稱，橋下通透性良好。
準則[19] 對于跨越河流后又要與濱河路實現互通式立交的大型橋梁，要妥善處理好跨河分跨與立交橋群布置的關系問題。
準則[20] 懸索橋分跨布置時，除了考慮橋塔處于良好的位置及其他要求外，不可忽視錨碇的位置，其對方案造價及大纜索股的穩定性有大的影響。
橋梁孔跨布置是一項復雜的系統工程。較簡單的中小橋梁，富有經驗的工程師可能一眼便可定出其合理的孔跨布置；但復雜的大型橋梁，則須充分研究論證（其前期投入較大，方案研究工作常需好多年），聽取各方意見，甚至其最終方案須由橋梁專家組定奪得出。
關鍵詞 橋梁 孔跨布置
橋梁孔跨布置，亦稱為橋梁分孔或者叫墩位選擇。它是橋梁總體設計或者說是建筑設計中的一項重要內容。橋梁孔跨布置應以論文《橋式最優設計理論研究》及《橋式新分類與新評價》所研究的內容為基礎，以有關規范[1][2]所列條文為準繩，結合橋址工程條件，如地形、地貌、地質、地震、水文、氣象、通航或跨線等及材料、荷載、施工方法等情況來進行。
1橋梁布置
橋梁常常因跨越河流、峽谷或道路等而設。
準則[1] 投資巨大、工程復雜的大型橋梁，應從地質、水文、接線方案等方面進行綜合論證，以尋求較優的橋渡方案。
準則[2] 跨越一條河流時，一般以設置一座橋為宜；當一條河流有兩個或兩個以上的穩定河槽，或灘地流量占設計流量比重較大，且水流不易合并時，宜分設橋梁，但若兩橋相距不遠、有連通設橋條件時，應連通設為一長橋。
當橋梁穿越某些不良地質區域時，應設橋通過。其應遵循如下準則[3]。
準則[3] 當橋梁穿越某些不良地質區域，如凍土區的冰椎、凍脹丘、融凍泥流、熱流滑塌、熱流湖塘等不良地質處，應設橋通過。
2 橋梁分跨
橋梁分跨是橋梁總體設計的主要項目之一。一座復雜的橋梁，不但要進行不同橋式方案間的比較，而且往往要將同一橋式的幾個不同的分跨做為幾個不同的方案進行比較，以求得較優的方案。橋梁分跨一般遵循如下準則：
準則[4] 橋梁孔跨的布置，除滿足橋梁功能及其他條件的要求外，應使其總造價較低（當然，對于不同的橋長，應結合路基一同比較）。一般來說，地質越差或下部結構投資越大，就越宜采用較大的跨度，以減少支承結構的工程量，從而節省投資，反之亦然。因此，橋梁孔跨布置往往表現為：引橋小于主橋，邊跨小于中跨。
準則[5] 梁橋或拱橋相鄰跨度的比值（小跨比大跨）宜在[0.4,1]內，接近0.618時，橋跨變化會顯得平順、流暢。懸臂施工的連續梁橋或連續剛構橋，其跨度應滿足施工時對稱T構對跨度的要求。
斜拉橋邊跨與中跨之比宜在[1/3,1/2]內。
懸索橋邊跨與中跨之比宜在[1/4，1/2]內。
準則[6] 同一區段內，橋梁的孔徑與式樣應力求統一；同一座橋梁，除通航或其他要求外，應盡量采用相同的結構并且等跨；對于跨度不超過50m的簡支梁橋，其跨度應采用標準跨度。以達到方便設計與施工，取得經濟效益。
準則[7] 一般情況下，橋孔不宜壓縮。起橋高度一般為6~8m，較小者取至2~3m。有條件設置挖方內橋臺者，應優先采用。
準則[8] 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生三角回流，影響線路或橋梁安全；橋跨結構應高出設計洪水水位至少0.25m,必要時，尚應考慮壅水高、波浪侵襲高、局部股流涌高、斜水流局部沖高、河彎超高、河床淤積或漂流物等的影響。
準則[9]通航河流上，橋梁中線應與航線正交。當不能避免斜交時，應適當加大通航凈孔。通航孔橋跨結構應高出橋下通航凈空建筑限界。當然，橋跨結構不能伸進橋面行車/人建筑限界。
準則[10]通過設計洪水流量、橋跨結構高出設計洪水水位并有足夠的富裕、其產生的沖刷系數小于容許值是橋梁孔徑必須滿足的條件之一，這是水文對橋梁的基本要求。
準則[11] 當橋梁較高、跨越河道的水深較大、河面較寬時，則在技術經濟條件許可的情況下常常增大水中橋跨跨度（適應大跨的橋式有懸索橋、斜拉橋及拱橋等），盡可能將橋墩設在岸上、淺水區或礁石上，最大限度地減少深水橋墩基礎，把深水基礎問題轉化為用增大跨度的方法來加以解決（即減少下部結構工程投資，而增大上部結構工程投資，從而達到降低結構總投資），降低了洪水對橋墩及基礎施工的影響，有利于泄洪及水上交通，減少了船舶撞擊橋墩的幾率，因而往往是經濟合理的。
準則[12] 跨越寬淺河流的橋梁，多采用等跨梁橋跨越主河槽。
準則[13]當線路跨越泥石流河流時，橋孔應盡量采用單孔或考慮采用多孔較大的跨度，以免被泥石流沖毀。
準則[14] 跨越V字形或接近V字形峽谷時，橋梁主跨往往采用一跨跨過，并且優先考慮拱橋或反吊橋方案。
準則[15] 當橋梁上跨道路時，為了避免采用較大的跨度，降低建筑高度，節省投資，往往考慮是否可于道路的中央分隔帶處設墩，從而兩跨或多跨跨越道路。
準則[16] 由于不良地質的影響，墩臺布置應遵循如下幾點：
①墩臺基礎不應設置在軟硬不均勻的地基土上。
②墩臺位置應避開斷層、滑坡、擠壓破碎帶、石灰巖溶洞及溶溝、黃土陷穴與暗洞或局部軟弱地基等不良地質處。
③陡峭山坡上修建墩臺時應注意基礎底下及側面巖體的穩定性。
④靠近陡峭巖壁的河槽邊墩基礎，應避免穿經水下山坡落石堆積層。
準則[17] 在具有較長歷史的城區，建造橋梁選擇墩位，應對橋址區域內現有的或殘留的構筑物調查清楚，如地下管線（給水管道、排水管道、通訊光纜、 電纜、煤氣管道等），駁岸、碼頭、防汛墻、堤岸及拋石護岸等各類水工構筑物，各種房屋建筑物的性質及結構情況等，以便確定橋墩基礎是否避讓，或原有構筑物拆遷、改造、或對緊靠基礎的結構物采取防護措施等，必要時，應對臨近建筑物、構筑物或土體穩定性進行評估。
準則[18] 在互通式立體交叉中，橋梁的布設應盡量避免出現分叉橋或急轉彎橋，若無法避免時，應于分叉處、橋面寬度聚變處或急轉彎處設置橋墩，使橋梁受力狀態良好。另外，在互通式立體交叉中，橋梁群在水平面上的布置應力求作到勻稱，橋下通透性良好。
準則[19] 對于跨越河流后又要與濱河路實現互通式立交的大型橋梁，要妥善處理好跨河分跨與立交橋群布置的關系問題。
準則[20] 懸索橋分跨布置時，除了考慮橋塔處于良好的位置及其他要求外，不可忽視錨碇的位置，其對方案造價及大纜索股的穩定性有大的影響。
橋梁孔跨布置是一項復雜的系統工程。較簡單的中小橋梁，富有經驗的工程師可能一眼便可定出其合理的孔跨布置；但復雜的大型橋梁，則須充分研究論證（其前期投入較大，方案研究工作常需好多年），聽取各方意見，甚至其最終方案須由橋梁專家組定奪得出。
