山区公路桥梁设计中存在问题研究.doc

1、山区公路桥梁设计中存在问题研究摘要：作为公路交通重要组成部分的道路桥梁在工程中的地位十分突出，山区地质复杂，地形多变，对公路设计也提出了更高的要求。设计方案是否合理，直接影响着整个工程的总造价及使用性能。本文结合实践经验，阐述山区桥梁结构设计中若干关键问题的处理方法。 关键词：桥梁；结构设计；桥墩；桥台 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 山区公路的主要特点是地形地质复杂。受此影响，路线布设时平曲线比例大，曲线半径小，纵坡大，半边桥和高挡墙多。山区公路桥梁也相应具有下述特点：小半径弯坡桥多、大跨多及墩高、墩台形式多。桥梁作为山区高速公路的重要组成部分，其设计的合理与否对整个

2、工程的造价和使用性能有着直接的影响。因此，对山区桥梁设计的研究具有重要的现实意义。 1. 桥梁结构体系的选择 山区高速公路大中桥通常采用先简支后连续或墩梁固结的连续刚构混合体系，这是为了保证行车舒适，结构耐久适用。如某高速公路高架桥，桥位区属低山丘陵地貌，地形起伏大、切割深，路线与河谷高差在 100m 以上的区域达 180m，最大墩高为 91m。根据地形，将中间墩高较高、刚度相差不大的相邻几个桥墩固结起来，利用其柔性适应桥墩所受的温度收缩、徐变、制动力等水平力，对较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座，形成刚构连续体系，使高墩、矮墩的受力性能都能得到改善，且符合地形特点。因此，山区高速公路桥梁宜采用

3、先简支后连续或墩梁固结的连续刚构混合体系，该体系既适应平面线形，又适应桥梁的受力特点。 2.桥梁结构设计 21 上部结构 由于山区地形和高速公路线形标准的制约，山区高速公路桥梁具有曲线、大纵坡、高墩等特点。位于曲线上的桥梁，梁体存在弯扭耦合作用，并具有在这种作用下沿某一不动点变形的趋势：大纵坡桥梁在长期的单向汽车制动力作用下，梁体具有沿汽车前进方向滑移的趋势。桥梁结构型式宜采用墩梁固结或刚构的型式。以加强结构的纵横向稳定，提高行车的安全性、耐久性和舒适性，降低后期运营的维修养护成本。预制架设、先简支后连续结构的装配式桥梁，经济性好，是中等跨径桥梁的常用桥型，它有以下优势：通过调整现浇桥面板的悬

4、臂长度和墩顶连续段长度，可以很好地适应山区高速公路弯道多、半径小的特点；当其用于曲线上时，为简化施工。腹板仍可采用直线形，以现浇桥面板的悬臂长度顺应平面线形，减少曲梁的弯扭作用，部分地弥补桥梁抗扭及平衡受力能力的不足；同时，可通过加强横向联系，来提高桥梁结构的整体性能。装配式结构墩梁固结后受力体系发生变化。成为连续刚构体系，这时应注意固结墩两边的主梁刚度不宜突变或变化太大，主梁梁高与跨径应尽量相等。 跨越宽深山谷常用的一种桥型为拱桥。拱桥的跨越能力大，结构受力合理，由于避免了设置高墩。大大降低了施工难度，对于山区典型的“V”形沟谷。尤为适用。其拱圈结构常用劲性骨架混凝土箱形或钢管混凝土结构，既

5、可有支架施工也可无支架施工。特别是大跨径上承式拱桥，利用两边强大的立柱。可采用缆索吊机悬臂拼装预制的拱圈构件，或先合拢劲性骨架，再在劲性骨架上立模现浇混凝土拱圈，均能方便地实现无支架施工。当拱桥位于曲线上时，在条件允许的情况下，可采用直拱肋，通过拱上建筑顺应平面线形。为了提高结构的整体性，拱上建筑宜采用连续刚构体系。 22 下部结构 221 桥墩的设计 桥梁下部结构应结合地形、地质情况和跨径、墩高来选择。桥高 50m以内，上部结构为先简支后连续结构的装配式 T 形梁。桥墩可采用双柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩等，以单幅双柱式墩较常用。在岩溶特别发育、桩基施工困难的地段，应尽量减少桩基的数量，此时可

6、考虑设单柱单桩；当桥墩位于河谷、受滚石威胁时，考虑增强其抗撞击能力，也可设置较刚性的单柱墩。对高墩长桥，为减少汽车单向行驶产生的累积变位，可考虑采用双幅两柱整体下部构造。 桥墩视上部构造型式及桥墩高度采用柱式墩、心薄壁墩或双薄壁墩等多种型式。柱式墩是目前路桥梁中广泛采用的桥墩型式：其自重轻，结构定性好，施工方便、快捷，外观轻盈美观。吉茶速公路为尽可能地实现标准化和统一化，对于 50m 跨径以下的桥梁，当桥墩高度在 50m 以下时，一般均采用柱式墩(包括双圆柱、独柱等)。考虑到施工方便，尽量采用双圆柱式墩；当桥墩高度超过 50m 时，一般采用空心薄壁墩。对于高墩，除了要进行承载能力与正常使用极限

7、状态验算外还要着重进行稳定性分析。对于连续梁结构或连续刚构桥，各墩的稳定性会受到相邻桥墩的制约，应取全桥或者至少取一联作为分析对象。同时，在外业过程中，要注意调查水文、水质、地质情况，了解河流是否有较大漂流物、水质是否有腐蚀性等，以便在设计时采取措施。位于陡横坡上的桥墩，同一路幅同一墩位上两墩柱的无支高差较大，墩柱刚度差会造成下部结构受力不均匀甚至相差很大，设计中必须给予充分重视具体可采取在矮墩的地表下设置一定长度的套筒(结合相对高墩的高度)，通过增加矮墩无支高度的措施，来减少同一墩位上两墩柱的刚度差。 222 桥台的设计 山区高速公路的桥台，根据地形、地质条件及台高，可选择采用“U”型台、肋

8、板台或桩柱式台，以“U”型台采用较多。根据有关规定，“U”型台适应的填土范围为 4m10m，所以“U”型台的高度最好以 10m控制。地形横坡较陡时，常会出现外侧设“U”型台、内侧设桩柱式台的现象；地质情况较差时，常会出现“U”型台设桩基的情况。桥台是路桥的衔接点，在桥梁总体设计时应认真考虑以下几个问题： a)山区河谷横坡一般较陡峭，上部结构长一些或短一些对桥台高度的影响很大，设计时，宜尽可能使桥台高度小些，这样虽然桥梁会长一些，但可方便施工，并减少工程质量隐患； b)桥台位于山坡横向坡较陡峭处时，若采用“U”型桥台。横桥向应根据基础内外侧高差设置台阶，由于台阶式基础施工工序的需要，会造成高一级

9、的基底处于低一级基础的级坑开挖面中，该部分基底土非原状土,设计时应采用换填碎石或片石混凝土进行处理，以防止产生台身剪切破坏和竖向开裂：当采用肋板式桥台时，横桥向应根据内外承台处的地面高程合理确定承台位置，尽可能避免高侧承台埋置过深造成挖方量的增加。 总之，从事山区桥梁设计的技术人员，不仅要熟悉和精通桥梁设计的基本理念，还应尽量多地掌握一些基本的地质知识，与地质技术人员多沟通，搞好协作。设计中应充分了解当地的地形、工程地质条件等，综合所有可利用的技术资料和科学理论，以便科学、经济、可靠地进行山区桥梁的工程设计。 参考文献 1江祖铭，王崇礼公路桥涵设计手册：墩台与基础M北京：人民交通出版社，1997 2胡人礼桥梁桩基础分析和设计M北京：中国铁道出版社1987 3JTJ02485，公路桥涵地基与基础设计规范S 4范立础桥梁工程：上册M北京：人民交通出版社2001