山区高速公路特大桥梁设计风险评估

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1、山区高速公路特大桥梁设计风险评估　　摘要：山区高速公路地区地形复杂，桥型方案的选择受地形地质条件以及施工方案的影响较大，在设计过程中对特殊桥梁进行安全风险评估就显得尤为重要。本文以实际工程为例，对山区高速公路上特大桥梁进行初步设计阶段风险评估，并根据评估结果提出相应的应对措施。关键词：风险评估；山区桥梁；专家调查法；风险概率；风险损失中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：山区高速公路地形地质复杂，构造物多，桥梁隧道总长占路线长度的比例大。受地形条件影响,山区高速公路桥梁中弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计中不仅要协调好桥梁各细部构

2、造与地形地质之间的关系[1]，还要考虑到施工场地条件的限制等多方面的影响[2]。针对山区高速公路桥梁以上特点，在设计过程中对特殊桥梁进行安全风险评估就显得尤为重要。1工程概况东溪河特大桥跨越东溪河，桥梁沿着山坡倾斜方向布设，桥位处基岩裸露，上部危岩及岩溶发育，桥下跨越X520县道，该县道距离设计桥面约249m。地形地质条件8桥址区属中高山构造剥蚀地貌，大桥横跨东溪河，河流在此由东转向北又转向东，河谷形态呈‘V’字型峡谷，河床底部堆积碎石及卵石，两岸为基岩山坡，植被发育。河谷左岸坡面植被发育，坡形较完整，近坡脚处为乡村级公路。河谷右岸下陡上缓，坡面

3、较平直。桥址区出露地层岩性主要为三叠系大冶组（T1d）灰岩，少量第四系残坡积（Qel+dl）粉质粘土（耕植土）。大桥处主要构造为龙泉向斜，于东溪河处斜跨龙泉向斜核部，与龙泉向斜小角度相交。在河流右岸陡壁上，可见岩层挤压紧密具层间褶曲现象，坡顶处仅见有少量掉块现象。根据现场观测，左岸公路开挖断面上，可见沿节理裂隙面岩块垮落现象，裂隙发育深度15-20m。工程方案简介（1）连续刚构桥方案本方案跨径布置为(3x30+110+200+110)m，总长420m，见图1，主桥上部采用单箱单室箱型断面。主桥采用对称悬臂挂篮施工，两边现浇梁段根据地形、地质条件采

4、用支架施工或者托架施工。下部结构主墩为空心薄壁墩，墩梁固结，基础采用承台和群桩基础，嵌岩桩设计，桥台均为重力U型桥台。图1连续刚构桥桥型布置图8（2）叠合梁斜拉桥方案本方案跨径布置为(200+320)m，长520m，边跨设置辅助墩，采用半漂浮体系，见图2。主梁采用叠合梁结构，桥总宽32.8m，钢主梁梁高2.9m，混凝土厚26cm，主梁标准梁段长度为12m。桥塔柱均采用空心箱型结构断面，高300m，辅助墩采用空心薄壁墩，高64m。主桥上部结构施工采用主梁工厂预拼装后运输到现场，通过以主塔做依托搭设的吊机按顺序起吊，然后通过主梁桥面拼装小车悬臂拼装构

5、件，并搭设预制混凝土板，最后进行斜拉索的张拉。图2叠合梁斜拉桥桥型布置图2风险源识别初步设计阶段一般采用专家调查法进行风险评估，评估的流程为先通过资料收集、现场调研、专家咨询等确定风险源，然后通过专家调查评级评估风险源发生概率，最后对调查表进行整理、统计确定风险等级并提出相应的应对措施[3][4]。根据评估指南的要求，风险源主要包括以下几方面。2.1建设条件风险因两个方案均处于同一桥位区，所以两者的建设条件风险基本一致，主要从以下几个方面进行评估。(1)地质条件风险：主要存在高边坡风险、危岩风险以及地震风险。8(2)气象条件风险：主要存在寒潮、大

6、雾以及峡谷风的风险。其中风荷载为主要风险源。(3)水文条件风险：山洪将对桥梁施工造成一定的影响。对施工设备如施工支架造成冲击，存在施工结构毁坏、经济损失及工期延迟的风险。(4)通行运输条件及施工环境风险：桥址附近有山间公路，但等级低，运输条件差；山势陡峻，不易修筑施工便道，可能延误工期。另外大桩号侧的弃渣运输问题也是该桥位区尤为重要的问题。对于叠合梁的斜拉桥施工，需要考虑预制场地的设置问题。2.2结构方案风险连续刚构桥方案：连续刚构桥结构形式和跨度的不断创新和突破，在施工和运营中大跨径预应力混凝土桥梁出现的病害屡见不鲜，结合山区桥梁高墩的特点该方

7、案结构风险主要体现在混凝土主梁开裂、混凝土主梁下挠和桥墩墩身失稳三个方面风险。叠合梁斜拉桥方案：随着斜拉桥跨度的增大，成桥阶段的稳定性问题成为结构设计中存在的风险之一。另外，对于该桥型方案来说，混凝土桥面板开裂，钢结构腐蚀和斜拉索失效也是存在的风险源。2.3施工方案风险8连续刚构桥方案：存在主梁混凝土和钢筋工程施工风险、挂篮施工风险、支架失效风险、体系转换风险、施工便道风险、桥墩基础施工风险、意外事故风险和施工监控风险等。叠合梁斜拉桥方案：存在钢主梁加工制作缺陷风险、桥面板施工风险、施工措施风险、索塔及基础施工风险、意外事故风险和施工监控风险等。

8、该桥位于山谷区，两侧地形陡峭，人迹罕至，地形条件十分复杂，桥梁两端均与隧道相接，桥址区地貌属中高山构造剥蚀地貌，小桩号侧陡坡上岩层挤压紧