浅谈山区高速公路桥梁设计方法探索.doc

1、浅谈山区高速公路桥梁设计方法探索摘要：由于山区复杂的地质地形的影响，山区高速公路桥梁有其自身显著的特点，因而对山区高速公路桥梁设计方法的探索具有重要的现实意义。本文根据山区高速公路结构设计的特点，针对山区高速公路桥梁设计，从材料、大、中、小桥的设计方案几个方面入手进行详细分析探讨，希望与同行共同切磋。 关键词：山区高速公路、设计特点、桥梁设计 中图分类号：U412.36+6 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着我国高速公路的迅猛发展，在山区修建的高速公路越来越多。由于山区复杂的地质地形的影响，山区高速公路桥梁有其自身显著的特点，因而对山区高速公路桥梁设计方法的探索具有重要的现实意义。 一、

2、山区高速公路的设计特点 1、技术标准方面的特点 山区高速公路技术标准拟定时，除考虑平原区的因素外，还必须着重考虑项目区域的自然条件，正确处理技术标准与自然条件的关系，在最大限度地保护区域自然环境的前提下，拟定技术标准。 2、路线方案方面 山区高速公路路线方案布置主要依地形、地质、水文、生态等自然条件为基础，路线控制点较为分散，路线方案必选除考虑平原区的因素外，要着重考虑自然环境保护的内容，如路线对自然环境的破坏程度及恢复的可行性、取、弃土方案，生态植被恢复方案等。 3、技术指标方面 山区高速公路技术指标运用强调与自然条件相结合，在满足道路使用基本功能的前提下选用技术指标，并强调技术指标的均衡性

3、。 4、地质勘察方面 山区高速公路不良地质除了平原区的类型外，还有滑坡、泥石流、崩塌等灾害地质条件，且分布面较广，处理难度大。有些地质问题在一定程度上对路线方案起着极强的控制作用，因而原则上提倡地质选线。 5、工程方案方面 山区高速公路工程方案的拟定与路线方案有着极强的内在联系，主要工程方案的拟定如高路堤或高架桥、深路堑或隧道等，将会对路线方案有着较大的制约与影响，有时会改变路线的总体布局。 6、其它 山区高速公路环境保护表现在公路与自然的问题上，强调主动保护区域自然环境，最小限度的破坏大自然。从工程造价方面讲，由于山区复杂的地形、地质、水文、生态等自然条件，其造价要高于平原区高速公路。平原区

4、的道路景观一般是一种人为的景观设计，而山区高速公路的道路景观更强调与自然景观的融合和配合，难度较大。 二、山区预应力混凝土现浇梁桥上部结构应力分析 1、应力分析时应注意的问题 预应力混凝土连续梁桥做结构设计时，各个截面的应力是有一定的取值范围的。最好将结构设计为全预应力结构，各个截面没有拉应力而有一定量的压应力储备，压应力储备的最大值不超过 0.5fck。若无法通过调束使各个截面均为压应力，则允许个别截面存在拉应力，拉应力的取值以不超过 2MPa 为宜，即各控制截面允许出现不使截面开裂的拉应力.针对山区高速公路常见的预应力混凝土连续梁桥，采用 C50 的混凝土时.各个截面的应力取值范围应该是-

5、2MPa-16.2MPa。 一般来说，预应力混凝土连续梁的设计值如果在-2MPa-16.2MPa 之间，从理论上讲，该结构的预应力筋束配置是没有问题的。往往很多工程设计人员在做预应力结构设计调束工作时，只要满足应力在该范围内，便认为已经调束成功。但是，如果我们想让所设计的预应力结构以后出现问题的几率尽可能的降低，就应该在调束上下功夫，在结构受力基本满足要求时还应该使工作做的更加细致，尽量使各个截面的应力值远离极限应力值-2MPa 或 16.2MPa，使结构中各个截面的应力值尽量均匀的分布在-2MPa 和 16.2MPa 的中间区域，没有接近极限值的尖锐点，使我们设计的预应力结构受力更加合理。

6、2、应力均匀度 对于采用 C50 混凝土的预应力结构，合理的应力取值区间为-2MPa-16.2MPa。则中间均值为 0.5 X (16.2-(-2)=9.1 MPa.假设，所设计的预应力结构在各种外力作用下各个截面的应力值中最小值为 min ,最大值为 max。则令： 其中 min ,max 应满足以下要求： （若 min ,max 值不能满足此要求则说明该结构配束有误，截面应力有不在应力取值范围的点，需重新调整钢束配置). 的取值范围是0-16.2。则 值小的配束更加合理。 山区高墩桥梁下部柔性高墩的设计方法 1、设计方法概述 山区高速公路桥梁与平原区高速公路桥梁相比在下部结构设计中，由于复

7、杂地形地貌的影响以及公路线型的制约，桥梁布孔方案常常会拟定为高墩、大跨的桥梁结构。 在相关规范中，关于轴心受压构件的理论阐述中可以很明确的看到构件长细比 lo/h 越大，则同样截面尺寸柱的承载力越低。因此，为保证下部结构的承载力，保守的设计方法是随着桥墩计算长度 b 的增大相应增加桥墩的截面尺寸。但是，增加桥墩截面尺寸也会带来新的问题：首先，下部结构工程量必然增大；其次，工程造价增高，有时，粗重的下部结构也极大影响桥梁整体的美观性。 因此，近年来，为了减少工程材料、降低工程造价，设计人员在高墩桥梁下部结构设计中希望应用柔性墩台的理论设计出柔性桥墩，利用桥墩自身的变形(即墩顶水平位移)，通过上部

8、结构传递桥梁及墩台承受的各种水平力(包括温度力)来实现桥梁下部构造轻型化.同时也减少水平外力对桥梁上部结构的影响。 2、集成刚度法计算 采用集成刚度法计算计算柔性桥墩，需要注意的有两点：一是用串联的和并联的弹簧结构来模拟柔性墩及其支座；二是由一端岸墩起逐孔的将若干孔桥梁的总抗推刚度推算出来，称为集成刚度，用以解算全桥的位移和受力。对于连续梁桥，墩顶橡胶支座可视作水平弹性支承，故桥墩与其支座的集成刚度可认为是串联关系，而各个桥墩之间，由于有共同的上部结构连接因而位移相同受力却各自分担，可认为各个桥墩之间是并联关系。一联连续梁桥的弹簧模型如下图 1 所示： 图 1 连续梁桥的弹黄模型图 结论 山区高速公路桥梁的设计具有复杂性、特殊性、多样性等一系列特点，如何 在实际的设计中灵活把握，值得我们每一个桥梁设计人员思考。 参考文献 【1】陈奉敏、汪宏.山区高速公路桥梁的设计体会.公路交通技术，2008.04 【2】程乾.山区高速公路桥梁设计的特点和方法.山西建筑，2007. 【3】杨修志.浅论桥梁基础的选择.云南交通科技，2001.04 【4】陈四德.山区高速公路桥梁设计探讨.中外公路，2006.02 作者简介：张显玲（1980）,女，黑龙江绥化人，工程师，主要从事桥梁工程的设计工作。