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论述山区高速公路桥隧相接设计

日期: 2016-09-08
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   摘 要:随着我国经济的不断腾飞,作为基础交通建设的高速公路工程正在如火如荼的进行着。其中山区高速公路桥隧连接部分由于没有通用或者较普遍适用的规范,导致其无一定标准可依。而桥隧连接处必须处理得当,否则将会影响桥梁与隧道的舒适性,也容易较早出现病害。所以桥隧连接工程在铁路及道路设计与施工中必须得到足够重视,这样才能保证其顺利投入运营使用。本文结合工程案例对山区高速公路桥隧相接设计要点进行了探析,希望对同类型工程起到参考作用。 

 1 工程概况 

  拟建某大桥位于某省贺家坪村境内,该大桥横跨风景旅游区大峡谷。桥址区位于构造单元的中部。桥址区内岩层连续,岩层产状280°∠11°,产状较稳定,构成缓倾状单斜构造。桥址区及附近未发现断裂活动和山体级别的滑动、错落等变形破坏迹象,属山体稳定区。两端桥台所在位置远离陡崖临空面,岩层倾向与坡面主倾向构成斜交反向关系,桥台位前后及其两侧山体未见卸荷开裂、滑动变形迹象,覆盖层亦较薄,两岸桥台山体稳定。隧道洞口处主要由强风化的石英砂岩组成。强风化石英砂岩垂直节理裂隙发育,当连续分布时,具裂隙岩体变形破坏特点,破坏形式以坍塌及掉块为主。 
  其地形地质条件很差,做桥隧连接工程较困难。其一,隧道进口地形十分陡峭,桥台无法施作;其二,在隧道进口附近的中导洞岩壁左侧及底板发现裂隙,后经详细勘察,揭示其为卸荷裂隙带,并贯通延伸至洞顶地表;其三,在其中导洞洞口上方的仰坡岩体发现共轭节理与该卸荷裂隙组合,形成了较大规模的危岩。 
  2 桥隧连接设计发展状况 
  我国在工程建设及学术研究中隧道洞门的设计与修建取得较大进步,处于世界先进或领先水平。桥梁建设研究随着多条特大桥梁的建设也已取得许多宝贵经验。但对于山岭地区桥梁和隧道连接处的连接技术,此领域研究人员较少,研究还很不充分,在桥隧连接的连接方式、桥隧连接部位的设计和施工优化、连接处地质灾害的预防与处理、桥隧连接处运营安全研究等方面,还有待进一步研究。在以前研究成果基础上,总结出桥隧连接技术还存在以下问题还需解决。 
  (1)在桥隧连接工程中还未将两者结合起来设计与施工,没有考虑桥隧连接工程的特殊性,施工中常常出现桥梁与隧道施工相互干扰; 
  (2)对于桥隧连接工程还未形成一定的标准规范,不能有效指导设计施工; 
  (3)在桥隧连接工程建设中已经积累了一定经验,但有些经验对于某些桥隧连接工程并不适用,还需总结普遍适用的设计经验。 
  3 桥隧连接方案设计分析与技术比较 
  桥隧连接较多出现于山岭地区,其地形陡峭,围岩条件较差,修建难度非常大。且桥隧相连地段一般地形较为狭窄,施工场地局促,并且线位较高,桥台紧贴隧道洞口,布置十分困难。目前,山区高速公路中桥隧相连主要有两种情况,即整体式路基段桥梁与连拱隧道相连,或者单幅桥梁与分离式隧道相连。铁路桥隧连接处与高速公路相似,处理方法无外乎桥梁伸入隧道处理或者是桥梁在隧道洞口处理这两种方案都有运用实例,如西康铁路复线上的油坊湾隧道即为桥梁伸入隧道,而太平隧道为桥梁不伸入隧道的设计方式。根据两种方案的技术特点,分析两者的优缺点。 
  方案一:桥梁伸入隧道。方案简介:隧道洞口段采用加大、加深断面,桥梁伸入隧道,小箱梁直接置于基岩上。施工难易度:大断面隧道施工难度较大,且小箱梁吊装较困难。防排水处理:需加深中央排水沟,排水处理困难。环境影响及运营安全:环境影响小,基本不破坏原山体;在运营中对列车运行基本无影响。工程造价:隧道加宽段需设至少10m,且需调整梁长,造价较高。 
  方案二:桥梁不伸入隧道。方案简介:桥台置于基岩上,未伸入隧道,桥梁与隧道无直接联系。施工难易度:桥梁与隧道施工之间无干扰,且施工较方便,风险较小。防排水处理:台帽与隧道紧贴,排水设计较复杂。环境影响及运营安全:对高速公路环境有一定影响,基本不破坏原山体;在隧道洞外渐变,行车安全、舒适。工程造价:取消原扩大基础,增加了C20片石混凝土挡墙,但造价较低。 
  桥梁伸入隧道技术特点: 
  桥梁伸入隧道即桥隧连接时将隧道断面加大,将桥台包在隧道里面,即桥梁进洞。明洞不需要设仰拱,与桥台不是整体,但必要时洞口一段暗洞也要加大断面,桥隧连接工程施工完成后根据隧道正常断面,在扩大断面中做套拱,使隧道断面恢复到正常断面,从而避免在隧道内的突变。但这种施工方案因为桥梁宽度比隧道里的路面宽,同时考虑到桥梁梁片的预制,隧道洞门与桥台为一个整体,所以隧道衬砌必须加大加深。(桥梁伸入隧道示意图、桥梁伸入隧道实例图分别如图1、图2所示) 
  此方案在结构方面,桥梁的桥台与隧道洞口段形成一个整体,彼此没有分离。从受力和变形方面讲,桥台与隧道共同承受荷载作用,而且两者变形连续一致。从桥隧连接设计上讲,桥台和隧道洞口段应作为一个整体结构进行结构分析和计算。 
  4 山区高速公路桥隧连接设计要点 
  在前期工作过程中,应加强区域地质及遥感地质资料的使用和分析,将地质选线贯穿于总体设计的始终。运用GPS、GIS、RS集成的3S技术,选择有利的地形条件和地质条件布设线位,减少工程对自然环境的影响,绕避不良地质及灾害,对环境保护、水土保持可以起到积极的作用。对于桥隧连接工程设计施工方案的选择需结合地形地质条件来选择,必须保证采用合适的方案,否则在桥隧连接部以后的运营中会出现较多病害。 
  桥梁伸进隧道方案在地形较陡峭,边坡仰坡围岩情况较差的情况下经常运用。但其对隧道洞口段衬砌稳定性是有一定的影响的。桥梁不伸进隧道方案在地形缓和,地基基础适于做桥台的条件下采用,由于桥梁与隧道相对独立,桥隧连接段对隧道稳定性无影响。但其对实施条件有一定要求,必须有足够空间放置桥台结构。 
  隧道洞门作为桥隧连接工程中隧道与桥梁相交的重要部分,特别是当桥台在隧道洞门内时,在隧道与桥梁相互传递受力、保持边坡稳定性、保证公路通行顺畅无阻等方面都起着重要的作用。因此隧道洞门施工质量的好坏直接影响着整个隧道的施工质量,间接影响着桥台或路面路基的位移和沉降大小,并最终影响高速公路的运营状况。洞门开挖时围岩支护等级的确定:当桥台在隧道洞门内时,由于桥台在洞门开挖后施工,桥台的开挖会对隧道围岩造成二次扰动,因此在洞门开挖的时候应该实施较正常开挖时更强一等级的支护,以使围岩在经受二次扰动时有更强的稳定性。 
  在空间上设计上,桥梁桥台与隧道洞口只是形式上紧紧贴靠在一起,但在结构上是分离的,二者之间存在施工缝。从变形和位移方面看,在正常情况下,由于施工缝的存在,桥台和隧道洞口的变形和位移将各自独立、相互无关。二者的变形和位移往往不协调,其后果是桥隧施工缝处的路面可能出现横向裂缝,甚至形成错台,影响行车舒适,严重者带来行车安全隐患。 
  5 结束语 
  随着中国经济的高速发展,快速便捷的交通成为各个地方政府发展重中之重。俗话说“要想富,先修路”就是对当前形式的贴切说明,但由于平原地区交通早已发展较成熟,现在交通发展重点转移到山区等落后地区,这样就不可避免出现大量桥隧相连的情况,对隧道设计施工提出新的要求。“穿岩透壁洞复洞,跨谷飞空桥又桥”已是现在山岭地区隧道建设的真实写照。因此,桥隧连接部分如何处理成为了山岭隧道设计不可避免的问题。 
  参考文献 
  [1]白浩,李强生,齐向军.山区高速公路桥隧相接设计浅析[J].公路交通科技(应用技术版),2012,(03)43~44. 
  [2]王卫东,罗阳圣.山区高速公路桥隧连接工程关键性技术研究[J].中国新技术新产品,2011,(12):20~21.


       原文地址:http://www.xzbu.com/1/view-5477644.htm


师资力量 / Teacher
发布时间: 2018 - 09 - 27
交通运输部关于印发《公路养护工程管理办法》的通知各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团交通运输厅(局、委):   为进一步加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量和效益,部对《公路养护工程管理办法》(交公路发〔2001〕327号)进行了修订,现印发给你们,请认真遵照执行。交通运输部 2018年3月2日  (此件公开发布)公路养护工程管理办法第一章 总 则  第一条 为加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量与效益,根据《中华人民共和国公路法》《公路安全保护条例》《收费公路管理条例》等法律、行政法规,制定本办法。   第二条 本办法所规定的公路养护工程是指在一段时间内集中实施并按照项目进行管理的公路养护作业,不包括日常养护和公路改扩建工作。   第三条 本办法适用于国道、省道的养护工程管理工作。县道、乡道、村道和专用公路的养护工程管理可参照执行。   第四条 养护工程应当遵循决策科学、管理规范、技术先进、优质高效、绿色安全的原则。   第五条 养护工程管理工作实行统一领导、分级负责。   交通运输部负责全国养护工程管理工作的指导和监督。   地方各级交通运输主管部门或公路管理机构,依据省级人民政府确定的对国道和省道的管理职责,主管本行政区域内的养护工程管理工作。   第六条 公路经营管理单位和从事公路养护作业的单位应当根据交通运输主管部门或公路管理机构提出的养护管理目标,按照标准规范、有关规定及本办法要求组织实施养护工程,并接受其指导和监督。   第七条 各级交通运输主管部门、公路管理机构和公路经营管理单位应当筹措必要的资金用于养护工程,确保公路保持良好技术状况。   非收费公路养护工程资金以财政保障为主,主要通过各级财政资金解决。收费公路养护工程资金主要从车辆通行费中解决。   第八条 养护工程资金使用范围包括公路技术状况检测与评定、养护决策咨询、养护...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【摘要】桥梁桥面的施工质量,是保证桥梁安全和平稳的前提条件。桥面铺装层作为桥梁系的一部分,相对于桥梁其他部分它直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。桥面铺装层施工质量的好坏直接影响桥梁使用的耐久性和行车的舒适性、安全性。本文主要就桥梁桥面铺装病害及防治措施进行了分析,以供参考。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-6894584.htm  【关键词】桥梁;桥面铺装;病害;控制措施   1、桥面铺装的破坏形式   沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同。主要有:①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。   设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。   2、桥面铺装层病害分析   2.1 结构理论与设计。桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在备等级公路中运用了几十年。桥冲击桥结构的变铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。粱设计的箱粱骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。...
发布时间: 2017 - 04 - 27
摘 要:目前,随着我国现代化建设事业的蓬勃发展,桥梁使用年限的增长,以及交通荷载的增加,桥梁检测已成为重中之中,该技术是一个多学科交叉的系统工作,需要各个环节协调配合才能达到一个有效的效果,本文主要介绍了几种无损检测技术的概念、原理和特点,并通过实例进行无损检测的应用说明,为工程人员提供参考信息。中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-3198511.htm  关键词:检测;桥梁;工程    传统的方法是对公路桥梁随机选点,钻孔取样,在室内对所取样本进行分析和处理,从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面:  a)因被测点是操作人员随机选择的,所以检测结果很难具有代表性;  b)由于检测点有限,覆盖面密度较小,使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检,从而埋下质量隐患;  c)虽然钻孔取样精度高,但其会对路面造成破坏,且修补时费时费力。  无损检测技术作为快速、直观,且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段,能够弥补传统方法的不足,它在开展道桥无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义,也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥梁管养水平的提高。  桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间,包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT,可以提高新建结构质量的安全性;可以提供结构损伤的标志,例如,污染程度,钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度;可以记录支座处的声发射,反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。  在一些情况下,与侵入检测相比,无损测试更快捷,缩短了测试期间的交通管制时间,从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞,雷达在NDT中的使用证明了NDT的速度和便捷...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【摘要】交通情况的复杂让交通事故频发,其中超高车辆与桥梁上部结构的碰撞更是频繁发生,不仅对桥梁结构安全性产生较大威胁,同时对交通运行也有一定影响。目前我国关于对超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式与荷载计算的研究不仅存在数量上的不足,在研究深度上也存在一定不足,为此,本文将研究的重点放在超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式与荷载计算方面,了解超高车辆在撞击到桥梁上部结构的破坏模式与荷载,从而对后期的防护有一定指导意义。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7030491.htm  【关键词】超高车辆-桥梁上部结构碰撞;破坏模式;荷载计算   引言   近几年,我国城市立体交通的发展越来越迅速,导致超高车辆碰撞桥梁上部结构的事故也越来越多。2008年在我国成渝高速公路,一辆超高货车强行通过一座正在建的跨线公路桥时将桥梁的主轴直接撞歪,直接导致前两个月的施工作废,金额损伤近百万元,其中还未包括对社会的影响。不仅是在我国,在发达国家这种超高车辆撞击桥梁上部结构的事件也频频发生。可以看出,导致桥梁损坏的主要原因就是受到超高车辆的撞击。对其破坏模式与荷载计算进行分析,从而对优化桥梁上部结构具有一定重要意义。   1.超高车辆-桥梁上部结构碰撞的破坏模式   (1)破坏类型:通过对超高车辆-桥梁上部结构碰撞的事故调查与有限元仿真分析发现,其出现的破坏模式可以分为两种,一种是局部性破坏,另一种则是整体性破坏。局部性破坏是桥梁上部结构受到局部冲剪作用引起的损坏[1]。如果是钢筋混凝土T梁桥,这种局部破坏的程度将会更加明显,整个碰撞区域不仅会出现开裂、崩落,钢筋屈服,甚至整个腹板―面板交界处的混凝土出现纵向开裂。如果是T型钢梁桥,局部破坏也会十分明显,会产生严重的塑性变形。如果是钢箱梁桥,破坏形式表现为钢材屈服。...
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