提要 以論文《橋式最優(yōu)設(shè)計(jì)理論研究》及《橋式新分類與新評(píng)價(jià)》所研究的內(nèi)容為基礎(chǔ)，糅合橋梁規(guī)范有關(guān)孔跨布置的條文及筆者的工程實(shí)踐，提出橋梁孔跨布置應(yīng)遵循的20條準(zhǔn)則。它是橋梁孔跨布置實(shí)踐的高度概括與總結(jié)。
關(guān)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(shè)計(jì)或者說(shuō)是建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。橋梁孔跨布置應(yīng)以論文《橋式最優(yōu)設(shè)計(jì)理論研究》及《橋式新分類與新評(píng)價(jià)》所研究的內(nèi)容為基礎(chǔ)，以有關(guān)規(guī)范[1][2]所列條文為準(zhǔn)繩，結(jié)合橋址工程條件，如地形、地貌、地質(zhì)、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(lái)進(jìn)行。
1橋梁布置
橋梁常常因跨越河流、峽谷或道路等而設(shè)。
準(zhǔn)則[1] 投資巨大、工程復(fù)雜的大型橋梁，應(yīng)從地質(zhì)、水文、接線方案等方面進(jìn)行綜合論證，以尋求較優(yōu)的橋渡方案。
準(zhǔn)則[2] 跨越一條河流時(shí)，一般以設(shè)置一座橋?yàn)橐?；?dāng)一條河流有兩個(gè)或兩個(gè)以上的穩(wěn)定河槽，或?yàn)┑亓髁空荚O(shè)計(jì)流量比重較大，且水流不易合并時(shí)，宜分設(shè)橋梁，但若兩橋相距不遠(yuǎn)、有連通設(shè)橋條件時(shí)，應(yīng)連通設(shè)為一長(zhǎng)橋。
當(dāng)橋梁穿越某些不良地質(zhì)區(qū)域時(shí)，應(yīng)設(shè)橋通過(guò)。其應(yīng)遵循如下準(zhǔn)則[3]。
準(zhǔn)則[3] 當(dāng)橋梁穿越某些不良地質(zhì)區(qū)域，如凍土區(qū)的冰椎、凍脹丘、融凍泥流、熱流滑塌、熱流湖塘等不良地質(zhì)處，應(yīng)設(shè)橋通過(guò)。
2 橋梁分跨
橋梁分跨是橋梁總體設(shè)計(jì)的主要項(xiàng)目之一。一座復(fù)雜的橋梁，不但要進(jìn)行不同橋式方案間的比較，而且往往要將同一橋式的幾個(gè)不同的分跨做為幾個(gè)不同的方案進(jìn)行比較，以求得較優(yōu)的方案。橋梁分跨一般遵循如下準(zhǔn)則：
準(zhǔn)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(yīng)使其總造價(jià)較低（當(dāng)然，對(duì)于不同的橋長(zhǎng)，應(yīng)結(jié)合路基一同比較）。一般來(lái)說(shuō)，地質(zhì)越差或下部結(jié)構(gòu)投資越大，就越宜采用較大的跨度，以減少支承結(jié)構(gòu)的工程量，從而節(jié)省投資，反之亦然。因此，橋梁孔跨布置往往表現(xiàn)為：引橋小于主橋，邊跨小于中跨。
準(zhǔn)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(nèi)，接近0.618時(shí)，橋跨變化會(huì)顯得平順、流暢。懸臂施工的連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋，其跨度應(yīng)滿足施工時(shí)對(duì)稱T構(gòu)對(duì)跨度的要求。
斜拉橋邊跨與中跨之比宜在[1/3,1/2]內(nèi)。
懸索橋邊跨與中跨之比宜在[1/4，1/2]內(nèi)。
準(zhǔn)則[6] 同一區(qū)段內(nèi)，橋梁的孔徑與式樣應(yīng)力求統(tǒng)一；同一座橋梁，除通航或其他要求外，應(yīng)盡量采用相同的結(jié)構(gòu)并且等跨；對(duì)于跨度不超過(guò)50m的簡(jiǎn)支梁橋，其跨度應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)跨度。以達(dá)到方便設(shè)計(jì)與施工，取得經(jīng)濟(jì)效益。
準(zhǔn)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(shè)置挖方內(nèi)橋臺(tái)者，應(yīng)優(yōu)先采用。
準(zhǔn)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(chǎn)生三角回流，影響線路或橋梁安全；橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水水位至少0.25m,必要時(shí)，尚應(yīng)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(zhǔn)則[9]通航河流上，橋梁中線應(yīng)與航線正交。當(dāng)不能避免斜交時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大通航凈孔。通航孔橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)高出橋下通航凈空建筑限界。當(dāng)然，橋跨結(jié)構(gòu)不能伸進(jìn)橋面行車/人建筑限界。
準(zhǔn)則[10]通過(guò)設(shè)計(jì)洪水流量、橋跨結(jié)構(gòu)高出設(shè)計(jì)洪水水位并有足夠的富裕、其產(chǎn)生的沖刷系數(shù)小于容許值是橋梁孔徑必須滿足的條件之一，這是水文對(duì)橋梁的基本要求。
準(zhǔn)則[11] 當(dāng)橋梁較高、跨越河道的水深較大、河面較寬時(shí)，則在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下常常增大水中橋跨跨度（適應(yīng)大跨的橋式有懸索橋、斜拉橋及拱橋等），盡可能將橋墩設(shè)在岸上、淺水區(qū)或礁石上，最大限度地減少深水橋墩基礎(chǔ)，把深水基礎(chǔ)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為用增大跨度的方法來(lái)加以解決（即減少下部結(jié)構(gòu)工程投資，而增大上部結(jié)構(gòu)工程投資，從而達(dá)到降低結(jié)構(gòu)總投資），降低了洪水對(duì)橋墩及基礎(chǔ)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(jīng)濟(jì)合理的。
準(zhǔn)則[12] 跨越寬淺河流的橋梁，多采用等跨梁橋跨越主河槽。
準(zhǔn)則[13]當(dāng)線路跨越泥石流河流時(shí)，橋孔應(yīng)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(zhǔn)則[14] 跨越V字形或接近V字形峽谷時(shí)，橋梁主跨往往采用一跨跨過(guò)，并且優(yōu)先考慮拱橋或反吊橋方案。
準(zhǔn)則[15] 當(dāng)橋梁上跨道路時(shí)，為了避免采用較大的跨度，降低建筑高度，節(jié)省投資，往往考慮是否可于道路的中央分隔帶處設(shè)墩，從而兩跨或多跨跨越道路。
準(zhǔn)則[16] 由于不良地質(zhì)的影響，墩臺(tái)布置應(yīng)遵循如下幾點(diǎn)：
①墩臺(tái)基礎(chǔ)不應(yīng)設(shè)置在軟硬不均勻的地基土上。
②墩臺(tái)位置應(yīng)避開斷層、滑坡、擠壓破碎帶、石灰?guī)r溶洞及溶溝、黃土陷穴與暗洞或局部軟弱地基等不良地質(zhì)處。
③陡峭山坡上修建墩臺(tái)時(shí)應(yīng)注意基礎(chǔ)底下及側(cè)面巖體的穩(wěn)定性。
④靠近陡峭巖壁的河槽邊墩基礎(chǔ)，應(yīng)避免穿經(jīng)水下山坡落石堆積層。
準(zhǔn)則[17] 在具有較長(zhǎng)歷史的城區(qū)，建造橋梁選擇墩位，應(yīng)對(duì)橋址區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的或殘留的構(gòu)筑物調(diào)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(hù)岸等各類水工構(gòu)筑物，各種房屋建筑物的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)情況等，以便確定橋墩基礎(chǔ)是否避讓，或原有構(gòu)筑物拆遷、改造、或?qū)o靠基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物采取防護(hù)措施等，必要時(shí)，應(yīng)對(duì)臨近建筑物、構(gòu)筑物或土體穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。
準(zhǔn)則[18] 在互通式立體交叉中，橋梁的布設(shè)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)分叉橋或急轉(zhuǎn)彎橋，若無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)于分叉處、橋面寬度聚變處或急轉(zhuǎn)彎處設(shè)置橋墩，使橋梁受力狀態(tài)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(yīng)力求作到勻稱，橋下通透性良好。
準(zhǔn)則[19] 對(duì)于跨越河流后又要與濱河路實(shí)現(xiàn)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(guān)系問(wèn)題。
準(zhǔn)則[20] 懸索橋分跨布置時(shí)，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(duì)方案造價(jià)及大纜索股的穩(wěn)定性有大的影響。
橋梁孔跨布置是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。較簡(jiǎn)單的中小橋梁，富有經(jīng)驗(yàn)的工程師可能一眼便可定出其合理的孔跨布置；但復(fù)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(jiàn)，甚至其最終方案須由橋梁專家組定奪得出。
關(guān)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(shè)計(jì)或者說(shuō)是建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。橋梁孔跨布置應(yīng)以論文《橋式最優(yōu)設(shè)計(jì)理論研究》及《橋式新分類與新評(píng)價(jià)》所研究的內(nèi)容為基礎(chǔ)，以有關(guān)規(guī)范[1][2]所列條文為準(zhǔn)繩，結(jié)合橋址工程條件，如地形、地貌、地質(zhì)、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(lái)進(jìn)行。
1橋梁布置
橋梁常常因跨越河流、峽谷或道路等而設(shè)。
準(zhǔn)則[1] 投資巨大、工程復(fù)雜的大型橋梁，應(yīng)從地質(zhì)、水文、接線方案等方面進(jìn)行綜合論證，以尋求較優(yōu)的橋渡方案。
準(zhǔn)則[2] 跨越一條河流時(shí)，一般以設(shè)置一座橋?yàn)橐?；?dāng)一條河流有兩個(gè)或兩個(gè)以上的穩(wěn)定河槽，或?yàn)┑亓髁空荚O(shè)計(jì)流量比重較大，且水流不易合并時(shí)，宜分設(shè)橋梁，但若兩橋相距不遠(yuǎn)、有連通設(shè)橋條件時(shí)，應(yīng)連通設(shè)為一長(zhǎng)橋。
當(dāng)橋梁穿越某些不良地質(zhì)區(qū)域時(shí)，應(yīng)設(shè)橋通過(guò)。其應(yīng)遵循如下準(zhǔn)則[3]。
準(zhǔn)則[3] 當(dāng)橋梁穿越某些不良地質(zhì)區(qū)域，如凍土區(qū)的冰椎、凍脹丘、融凍泥流、熱流滑塌、熱流湖塘等不良地質(zhì)處，應(yīng)設(shè)橋通過(guò)。
2 橋梁分跨
橋梁分跨是橋梁總體設(shè)計(jì)的主要項(xiàng)目之一。一座復(fù)雜的橋梁，不但要進(jìn)行不同橋式方案間的比較，而且往往要將同一橋式的幾個(gè)不同的分跨做為幾個(gè)不同的方案進(jìn)行比較，以求得較優(yōu)的方案。橋梁分跨一般遵循如下準(zhǔn)則：
準(zhǔn)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(yīng)使其總造價(jià)較低（當(dāng)然，對(duì)于不同的橋長(zhǎng)，應(yīng)結(jié)合路基一同比較）。一般來(lái)說(shuō)，地質(zhì)越差或下部結(jié)構(gòu)投資越大，就越宜采用較大的跨度，以減少支承結(jié)構(gòu)的工程量，從而節(jié)省投資，反之亦然。因此，橋梁孔跨布置往往表現(xiàn)為：引橋小于主橋，邊跨小于中跨。
準(zhǔn)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(nèi)，接近0.618時(shí)，橋跨變化會(huì)顯得平順、流暢。懸臂施工的連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋，其跨度應(yīng)滿足施工時(shí)對(duì)稱T構(gòu)對(duì)跨度的要求。
斜拉橋邊跨與中跨之比宜在[1/3,1/2]內(nèi)。
懸索橋邊跨與中跨之比宜在[1/4，1/2]內(nèi)。
準(zhǔn)則[6] 同一區(qū)段內(nèi)，橋梁的孔徑與式樣應(yīng)力求統(tǒng)一；同一座橋梁，除通航或其他要求外，應(yīng)盡量采用相同的結(jié)構(gòu)并且等跨；對(duì)于跨度不超過(guò)50m的簡(jiǎn)支梁橋，其跨度應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)跨度。以達(dá)到方便設(shè)計(jì)與施工，取得經(jīng)濟(jì)效益。
準(zhǔn)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(shè)置挖方內(nèi)橋臺(tái)者，應(yīng)優(yōu)先采用。
準(zhǔn)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(chǎn)生三角回流，影響線路或橋梁安全；橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水水位至少0.25m,必要時(shí)，尚應(yīng)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(zhǔn)則[9]通航河流上，橋梁中線應(yīng)與航線正交。當(dāng)不能避免斜交時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大通航凈孔。通航孔橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)高出橋下通航凈空建筑限界。當(dāng)然，橋跨結(jié)構(gòu)不能伸進(jìn)橋面行車/人建筑限界。
準(zhǔn)則[10]通過(guò)設(shè)計(jì)洪水流量、橋跨結(jié)構(gòu)高出設(shè)計(jì)洪水水位并有足夠的富裕、其產(chǎn)生的沖刷系數(shù)小于容許值是橋梁孔徑必須滿足的條件之一，這是水文對(duì)橋梁的基本要求。
準(zhǔn)則[11] 當(dāng)橋梁較高、跨越河道的水深較大、河面較寬時(shí)，則在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下常常增大水中橋跨跨度（適應(yīng)大跨的橋式有懸索橋、斜拉橋及拱橋等），盡可能將橋墩設(shè)在岸上、淺水區(qū)或礁石上，最大限度地減少深水橋墩基礎(chǔ)，把深水基礎(chǔ)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為用增大跨度的方法來(lái)加以解決（即減少下部結(jié)構(gòu)工程投資，而增大上部結(jié)構(gòu)工程投資，從而達(dá)到降低結(jié)構(gòu)總投資），降低了洪水對(duì)橋墩及基礎(chǔ)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(jīng)濟(jì)合理的。
準(zhǔn)則[12] 跨越寬淺河流的橋梁，多采用等跨梁橋跨越主河槽。
準(zhǔn)則[13]當(dāng)線路跨越泥石流河流時(shí)，橋孔應(yīng)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(zhǔn)則[14] 跨越V字形或接近V字形峽谷時(shí)，橋梁主跨往往采用一跨跨過(guò)，并且優(yōu)先考慮拱橋或反吊橋方案。
準(zhǔn)則[15] 當(dāng)橋梁上跨道路時(shí)，為了避免采用較大的跨度，降低建筑高度，節(jié)省投資，往往考慮是否可于道路的中央分隔帶處設(shè)墩，從而兩跨或多跨跨越道路。
準(zhǔn)則[16] 由于不良地質(zhì)的影響，墩臺(tái)布置應(yīng)遵循如下幾點(diǎn)：
①墩臺(tái)基礎(chǔ)不應(yīng)設(shè)置在軟硬不均勻的地基土上。
②墩臺(tái)位置應(yīng)避開斷層、滑坡、擠壓破碎帶、石灰?guī)r溶洞及溶溝、黃土陷穴與暗洞或局部軟弱地基等不良地質(zhì)處。
③陡峭山坡上修建墩臺(tái)時(shí)應(yīng)注意基礎(chǔ)底下及側(cè)面巖體的穩(wěn)定性。
④靠近陡峭巖壁的河槽邊墩基礎(chǔ)，應(yīng)避免穿經(jīng)水下山坡落石堆積層。
準(zhǔn)則[17] 在具有較長(zhǎng)歷史的城區(qū)，建造橋梁選擇墩位，應(yīng)對(duì)橋址區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的或殘留的構(gòu)筑物調(diào)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(hù)岸等各類水工構(gòu)筑物，各種房屋建筑物的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)情況等，以便確定橋墩基礎(chǔ)是否避讓，或原有構(gòu)筑物拆遷、改造、或?qū)o靠基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物采取防護(hù)措施等，必要時(shí)，應(yīng)對(duì)臨近建筑物、構(gòu)筑物或土體穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。
準(zhǔn)則[18] 在互通式立體交叉中，橋梁的布設(shè)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)分叉橋或急轉(zhuǎn)彎橋，若無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)于分叉處、橋面寬度聚變處或急轉(zhuǎn)彎處設(shè)置橋墩，使橋梁受力狀態(tài)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(yīng)力求作到勻稱，橋下通透性良好。
準(zhǔn)則[19] 對(duì)于跨越河流后又要與濱河路實(shí)現(xiàn)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(guān)系問(wèn)題。
準(zhǔn)則[20] 懸索橋分跨布置時(shí)，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(duì)方案造價(jià)及大纜索股的穩(wěn)定性有大的影響。
橋梁孔跨布置是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。較簡(jiǎn)單的中小橋梁，富有經(jīng)驗(yàn)的工程師可能一眼便可定出其合理的孔跨布置；但復(fù)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(jiàn)，甚至其最終方案須由橋梁專家組定奪得出。
