第二节桥涵结构形式和施工方法的选择

　　一、桥涵结构形式的选择
　　1．影响桥涵形式选择的因素
　　桥涵是一个整体的空间构筑物，其结构形式的选择，一般是指上部结构、墩台和基础的造型，
　　影响桥涵结构形式选择的因素很多，可以将这些因素分为独立因素、主要因素和限制因素等类别。
　　桥梁的长度、宽度和通航孔大小等都是桥型选择的独立因素，它们是随设计任务同时提出的，这些因素不是设计人员在进行桥梁设计时能随意更改的。
　　经济是桥型选择时考虑的主要因素，一切设计必须经过详细而周密的技术经济比较。一般而言，造价低、材料省、劳动力消耗少的应该是优秀方案，但有时当其他技术因素或使用要求上升为设计的主要矛盾时，也不得不放弃较为经济的方案。
　　地质、地形、水文及气候条件是桥型选择的限制因素。地质条件在很大程度上影响到桥位、桥型(包括基础类型)和工程投资。地形条件及水文条件将影响到桥型、基础的深度、水中桥墩的数量等。
　　2．上部结构的选型
　　我国公路桥梁建设常用的桥跨结构体系，有钢筋混凝土和预应力混凝土简支和连续板、钢筋混凝土箱形拱、桁架拱、刚架拱等；桥梁横断面形式有：T形梁、工形梁、预应力混凝工组合箱梁、箱梁、桁架梁；涵洞工程则有圆管涵、盖板涵、箱涵和拱涵等，一般采用钢筋混凝土盖板涵，它便于组织施工和加快施工进度。
　　1)梁式桥
　　(1)板桥。其截面结构简单，建筑高度小，容易适应各种线形要求，便于利用组合钢模板进行工厂化生产。最常用的有矩形板、钢筋混凝土和预应力混凝土空心板。尤其是跨线桥、软土地基上的桥梁，常常是首先考虑的桥型，它能有效地降低路基的平均高度，板式桥的主要缺点是自重大，当跨径超过一定限度时，截面便要显著加高，从而导致自重也大。它的经济合理跨径一般限制在13~15m以下，预应力混凝土连续板桥也不宜超过35m。
　　(2)T形梁和工形组合梁，又称为肋形梁。板的抗剪能力要比其抗弯能力大得多，但当其跨径增大时，则弯矩增加的速度要比剪力快得多，这就要求增加板厚，为了节省材料，将其腹部挖空，形成T形和工形截面形式的梁，主梁之间则借助横隔板使之连接成整体。若桥梁的建筑高度不受限制，其跨径在20~50m之间。
　　(3)箱梁。有单箱、多箱，以及组合箱梁等多种截面形式，它具有截面挖空率高，材料用量少，结构自重轻，跨越能力大等特点。故大跨径的梁桥中，以及弯桥、斜桥等多采用这种截面形式。尤其是大悬臂斜腹板单箱室结构，箱底宽度比较窄，与之配合的桥墩工程量也相应减少，对降低工程造价、节约投资都是有利的。
　　2)拱式桥
　　(1)石拱桥由于石料规格要求高，加之木材和劳动力耗用都比较多，建设工期又比较长，故目前采用的比较少。
　　(2)桁架拱和刚架拱。在修建双曲拱桥经验的基础上发展起来的桁架拱和刚架拱，具有结构受力合理，构件少，自重轻，整体性好，造型美，施工方便，经济合理等优点，是一种有水平推力的轻型钢筋混凝土拱式结构，目前多用于中等跨径的桥梁(20~50m)，它也是在软土地基上修建拱桥的实践中发展起来的一种新桥型。
　　(3)大跨径拱式桥梁的钢筋混凝土箱形截面主拱圈，采用无支架吊装施工方法修建，其跨径已达150m。采用钢拱架就地浇筑的，其跨径已达170m。而采用钢管混凝土劲性骨架的箱型拱桥径已达420m。这种箱形截面的挖空率可达全断面的50％~70％，故可大量地减少圬工数量和自重，其不足是需要设置耗费较大的缆索吊装设备。
　　3．墩台的选型
　　公路桥梁中的墩台形式，分为重力式和轻型两大类，前者依靠自身的重量来平衡外力的作用而保持其稳定，墩台身比较厚实，圬工体积大，一般都用石砌或片石混凝土作成，可以不用钢筋，它用于地基良好的天然基础；后者所用的建筑材料，大都为钢筋混凝土，故它的截面小，重量较轻，外形美观，这类墩台的形式比较多，而且各有其自身的特点和适用条件。轻型墩台有柱式墩台、轻型墩台(实体式)、空心墩、Y形和薄壁墩、框架式和肋形埋置式桥台等。选用时应根据地形、地质、水文，以及建设条件，就地取材，施工方便，安全耐久等因素综合考虑确定。
　　目前我国在中等跨径的公路桥梁建设中，应用最多的是重力式的U形桥台和柱式桥墩。U形桥台具有结构简单，便于施工和就地取材等优点。柱式桥墩有独柱、双柱和三柱等结构形式，独柱墩在弯梁中得到了广泛的应用，尤其有利于立交桥的墩位布置，占地范围小，桥下空间视野开阔；双柱式和三柱式适用于板式、肋式和箱梁的桥墩。高等级公路桥梁建设中的桥墩多采用双柱式，斜桥因桥面较宽，则采用三柱式，在经济上是比较合理的。
　　4．基础的选型
　　基础是使桥涵的全部荷载传至地基，从而保证桥涵安全使用的重要部分，形式如何选定，主要取决于水文、地质情况，上部及墩台结构形式和使用要求等。实际中广泛使用的是天然地基上的浅基础和钻孔灌注桩基础。当地基的持力层埋深在5.0m以内时，一般选用天然地基上的浅基础，即石砌或混凝土圬工。当地基承载力不足，而各土层的摩阻力和桩尖土的承载力能够承受由桩传来的上部荷载时，则选用摩擦桩，否则应将桩尖嵌入岩层，使之成为柱桩，这样，上部的荷载由桩底岩层抗力承受。当上部荷载特别大，而地基承载力又不足，覆盖层虽不太深，但明挖基坑工作困难，如开挖方量大，支撑和排水耗费多，且通过与桩基础等技术经济比较合理时，则采用沉井基础。