1、山区公路桥梁设计探讨摘 要：桥梁是高速公路工程的重要内容之一，高速公路桥梁设计方案以及结构合理性在很大程度上影响着整体高速公路项目成本以及整体质量，特别是对于山区较为特殊的地域形式，需要对高速公路桥梁进行严谨而合理化设计。本文结合山区公路桥梁的建设特点，探讨山区公路常规桥梁的设计方法，为山区高速公路的桥梁设计与施工提供一定的技术参考。 关键词：山区公路；公路桥梁；结构；设计 桥梁是高速公路的重要组成部分。桥梁的设置是否合适，桥梁设计方案是否合理，直接影响整条路线的工程造价及使用功能。现如今在山区修建的公路越来越多，山区公路具有地形、地质、水文等条件复杂，构造物多，桥隧比例大的特点。本文针对山区
2、公路桥梁的设计进行探究。l 山区公路桥梁的建设特点 山区地形复杂，山高谷深，地面起伏大，横坡陡峻；滑坡、崩塌、陡崖及岩溶等不良地质不同程度发育；岩性、岩石风化程度差异较大；水系分布较广，河流具有河床纵坡大、流速快、冲刷较强等明显的特点。公路路线在布设时受到平、纵、横三个方面的限制，导致路线平曲线较多，平面半径小，纵坡较大。因此山区公路桥梁弯、坡、斜桥较多。由于山区地形横坡变化大，导致半幅桥、高低桥、悬空桥较多；山高谷深，也使桥梁墩高桥长，墩台形式复杂多样；复杂的地质条件也导致桥梁基础设计复杂。 2 山区桥梁设计的基本原则 （1）安全可靠。桥梁结构在强度、稳定性和耐久性方面应有足够的安全储备。由
3、于山区的地形地质条件和气象条件的复杂多变，桥梁结构计算除考虑常规的荷载以外，还应考虑山区常有的强风、雨雪冻胀、水力等荷载对桥梁产生的影响。此外，桥梁的整体刚度分配和构件稳定性分析等都是山区公路桥梁设计时不可缺少的考虑内容。 （2）耐久适用。山区公路桥梁应采用全寿命周期成本理念进行设计，桥梁设计应保证在 100 年的设计基准期内安全适用。山区公路桥梁应充分考虑地震、高温、潮湿等不同的地理气候环境对桥梁耐久性的影响，在材料的选择、保护层厚度、防水阻锈等方面满足耐久性的要求；特别应注重良好的结构体系与结构设计是保证桥梁耐久性的关键。 （3）经济合理。山区公路桥梁设计不但要考虑其技术的可行性，同时必须
4、充分考虑桥梁的经济性。因此，桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，根据工程所处的地理环境、施工条件及工期等方面进行多方案的技术经济论证，选择造价和养护费用综合最省的桥型，并尽量采用预制安装的标准化结构，以便进行工厂化施工管理，从而节约工程造价，取得良好的经济指标。 （4）环境保护和可持续发展。山区桥梁设计还应充分考虑环境保护和可持续发展的要求，从桥位选择、孔跨布置、基础形式、上下部施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑对环境的保护，尽量减少对环境的破坏，把对环境的不利影响减到最小。 3 山区公路桥梁设计分析 3.1 结构形式的选择 （1）对于单孔跨径 20m 及以下的中小桥梁，及地
5、质差异较大或软土地基上推荐采用连续桥面简支结构，单孔跨径 20m 以上的桥梁推荐用先简支后连续结构。 （2）对于墩高小于 70m 的常规桥梁，采用装配式的 T 梁和小箱梁结构，空心板多用于桥梁较短、净空受限的地方。装配式结构的 T 梁、小箱梁和空心板，具有造价低、施工方便的特点，容易实现标准化、工厂化生产。跨径在 20m 以下的优先采用空心板；20m、25m、30m 的跨径，可采用 T 梁或小箱梁；对于 40m 的跨径，由于小箱梁的吊装重量较大，宜优先采用 T 梁；跨径 45m、50m 的 T 梁及小箱梁应尽量少采用。 （3）小半径曲线桥（半径小于 250m）及立交区分合流处的桥梁宜选择抗扭能
6、力较强的整体式连续闭合箱梁或连续板式结构。 （4）同一施工合同段内的桥梁结构型式应尽量保持统一；跨径相同的桥梁结构型式应尽量一致。立交区的主线桥梁，在不受平纵面线形及净空的限制时，应优先采用与主线相同的结构形式。 3.2 曲线桥梁设计 山区公路常在平曲线段设桥，当桥梁所处平曲线的半径大于 250m 时，可采取预制梁“弯桥直做”的方法布设，既简化设计又方便施工。墩台平行布置：当曲线半径较大，桥梁较短时，可采用墩台、梁板平行布置的方式。墩台径向布置：各墩台垂直于路线按曲线法线方向布置，桥梁上部的预制梁采用径向布置，每孔的各片梁长度不等，其优点是下部构造尺寸统一，方便设计与施工。无论采用墩台平行布置
7、或径向布置，都需将边梁外侧翼缘板按曲线布设。 3.3 桥墩 （1）桥墩形式的选择 山区公路常规桥梁的桥墩形式，应结合地形地质条件、跨径及墩高来综合考虑。一般主要有柱式墩、薄壁墩、Y 形墩等。其中以柱式墩采用的最多。为克服山区公路桥梁高墩压曲失稳，对不同的高墩采用不同的桥墩型式：一般地，墩高 H25m 的采用双柱式墩；墩高 25mH45m 的采用独柱墩、Y 形墩；墩高 45mH70m 采用惯矩大、稳定性好的空心薄壁墩。 （2）柱式墩 a 圆柱墩构造简单，施工外观质量较易控制，与桩基衔接方便。方柱墩抗弯刚度大于圆柱墩，受力性能也较好，但其必须设置承台与桩基连接，当地面横坡较陡时，不但开挖工程量较大
8、，也容易引起基坑边坡的不稳定。 b 当设置桥墩处地面横坡较大时，采用独柱墩是较为合适的结构形式。地面陡峻采用多柱墩时，墩高差异大刚度悬殊造成受力不均；采用独柱墩则可避免，同时独柱墩可以大大减少对山体的开挖。对于桥梁斜跨道路或河流时，独柱墩也有较强的适应性。 c 一般一座桥的墩柱规格不宜超过 2 种，以减少施工模板。墩柱间系梁的设置应结合墩高、抗震需求综合考虑。一般墩高小于 10m 时，设置一道底系梁；墩高大于 10m 时，可按 710m 的间距从墩顶自上而下地设置系梁。 （3）空心薄壁墩 当桥梁墩高在 4070m 时，一般选择采用箱形截面的空心薄壁墩。空心薄壁墩分为等截面和变截面两种形式。当墩
9、高小于 55m 时，可采用等截面的空心薄壁墩，当墩高在 5570m 时，采用顺桥向变截面的空心薄壁墩。 （4）盖梁 对于山区公路常规桥梁，不论墩柱采用何种形式，盖梁应尽量采用普通钢筋混凝土结构，少采用预应力混凝土盖梁，这样可以减少高空二次张拉预应力的施工难度，有效地控制施工质量。 3.4 桥台 （1）重力式桥台的高度一般控制在 10m 以内。山区桥梁重力式桥台为了适应横坡较陡的地形，减小开挖，节约圬工方量，设计时应结合地形设置纵横向台阶。 （2）桩柱式桥台由于抗推刚度小，一般桥台高度宜控制在 5m 以下，埋置式肋板台适应范围广一些，但也不宜超过 12m。当桥台处地形横坡较陡峻难以设置锥坡时，可
10、以采用重力式桥台台下设置桩基的方案，也可以适当调整桥梁孔跨布置，把桥台设置于挖方段内，基坑开挖至桥台盖梁底面，其下直接设置桩基础。 （3）桥台与路基的衔接。为减少桥头跳车，在桥台后应设置一定长度的过渡段。过渡段内采用透水性填料填筑，压实度96%，在上部设置23 层土工格栅，并做好纵向和横向排水系统。 3.5 基础设计 若沿线山岭区地质条件较好，承载力大，一般对于地面横坡小的桥墩基础，可采用扩大基础形式；但多数高架桥跨深沟或位于隧道进出口等地形复杂路段，地面纵横向坡度较陡，如采用扩大基础，两侧基础埋深相差很大，易引起基底受力不均匀；且基础施工工作面大，基坑开挖工程量大，严重破坏山体、植被，造成水
11、土流失和水体污染，对环境的破坏相当严重；由于山体横坡较陡，基坑开挖后高边坡也存在着防护困难、工程量大，边坡稳定性和安全等问题。因此，从施工难易程度、结构安全性、工程造价和环境保护等方面综合考虑，灵活采用人工挖孔短桩基础与扩大基础相结合的方式。 4 结束语 桥梁作为山区公路的重要组成部分，在进行桥梁勘察设计时，认真收集各种基础资料，充分掌握当地的地理、社会及经济特点，制定合理的桥梁方案，不断完善常规桥梁的设计方法，根据每座桥的现场具体情况进行针对性地设计，确保设计的桥梁的安全性、实用性、经济性。 参考文献： 1董野.对山区高速公路桥梁设计的探讨J.中国科技纵横2011（8）. 2刘强.山区高速公路桥梁设计研究J.价值工程 2010（22）. 3田顶立.浅谈山区高速公路桥梁的设计J.工程与建设 2008（1）.
