1、1山区公路桥梁设计浅谈摘 要： 结合我国山区公路的特点，介绍山区桥梁设计一般原则及山区桥梁工程的构造结构设计。 关键词：山区公路；标准跨径；桥梁设计浅谈 中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号： 1 山区自然特征对公路建设的影响 11 地形 山区的复杂山脉相连，高低起伏，坡大沟深，山崖陡峭。伴随着大小水系分布着大小河流及山间谷地。山区河流具有河床纵坡大、流量小、流速快，形成山区地形山高谷深垂直切割明显的特点路线布设在平、纵、横三个方面受到限制，迫使路线平面、和纵断面转折频繁。因此在选定路线时，应先摸清山脉水系的特点选定好路线的总体走向和主要控制点。结合地形特点，选定利用和改建的实施方案
2、，反复比较统筹安排。 12 地质 山区地表坡度大土壤浅薄，植被稀少。强分化的土石易被水冲走。岩石直露，岩体破碎，产状多变，褶曲断裂。裂隙水和地下水的长期作用对地质稳定有很大影响。加之气候变化地表存在着一些不良地质情况，如岩堆、碎落、滑塌、岩溶、泥石流等。而路基的稳定性取决于所处地段地质构造的稳定性，故岩石的种类，岩层走向和倾斜度及有无软2土夹层及地下水的影响，在路线设计时，必须从地质构造上正确判断岩层的稳定性，对不良地质的影响范围作出认真研究 与分析，采取防治结合的有效措施予以根除。 13 气候 山区一般温度较低昼夜温差较大温度垂直性差异非常明显。夏季多暴雨，往往会伴随着山洪暴发。由于地形、地
3、貌特征雨水的作用显著，沿河路基易冲刷。应充分调查了解降雨量、汇水面积、洪水位的情况，合理地选择路线线位高度或采取措施确保路基的使用安全。 2 结构体系特性 为了保证山区公路行车舒适，结构耐久适用。大中桥一般均采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续刚构混合体系。全刚构体系由于一座桥梁墩高相差较大，需通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩受力。这样一来，桥墩尺寸种类就比较多，美观性降低，施工相对麻烦一些。全连续结构联长不能太长舒适性差墩台水平位移较大墩柱尺寸需设计的相对大一些，材料较费。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水平力较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座
4、，形成连续梁。这样的刚构连续体系，高墩、矮墩的受力性能都得到了改善，且适应地形特点。 山区公路桥梁多为弯、坡桥，曲线梁桥在弯扭耦合作用下，具有沿某一不动点变形的趋势，单向行驶的大纵坡长桥在长期反复的汽车制动力作用下梁体具有沿汽车行驶方向滑移的趋势，如果采用全连续结构，即上下构之间为橡胶支座连接时，这种滑移趋势往往造成梁体受力不平3衡，支座脱空甚至破坏，从而导致梁体开裂。因此山区公路桥梁宜采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续刚构混合体系，既适应平面线形，又适应桥梁受力特点。 3 桥梁构造设计 31 一般设计原则 山区公路桥梁常用标准化、装配化跨径有16、2O、25、30、40、50m，横断面形式
5、有空心板、T 梁、小箱梁等。对于跨径小于 30m 的，有空心板、小箱梁、T 梁等三种结构可以选择对于40、50m 跨径，根据梁的受力特点，宜采用 T 梁。30m 以下，同一种跨径究竟应当采用哪一种横断面形式。 小箱梁是介于空心板和 T 梁之间的一种横断面形式。20m 跨径时，T梁较为经济。30m 跨径以下，三种横断面比较，基本符合上述规律。当然，这是山区的情况，平原地区则另当别论。平原地区受净空和桥台填土高度的限制，桥梁上构要求尽可能降低建筑高度，这样可以减小纵坡，降低路基填土高度，减少占地及降低路基处理难度，对土源缺乏，软基较多的平原地区有显著的经济性。20m 空心板建筑高度最低与路基综合起
6、来比较具有优势。平原地区路网发达分离式立交较多空心板在美观方面优于另外两种断面，所以平原地区较多采用空心板。山区公路桥梁一般净空无严格限制另外山区公路平面半径较小，超高缓和路段不可避免会出现在桥上，如果选用空心板和小箱梁架梁时一片梁四个支点不易调平，易造成支座脱空，受力不均匀的情况，所以山区公路桥梁标准横断面宜优先采用 T 梁。对于 50m 跨径 T 梁，在小半径平曲线上，4由于内外梁梁长差较大，跨中矢高较大，对路线的适应性要差一些。另外由于山区公路交通运 输、场地预制条件均较差，大型机具进入困难50mT 梁单片重 150多吨，架设设备要求较高，运输及安装过程中变形不易控制， 因此一般情况下不
7、选用 50m 跨径 T 梁，所以山区公路桥梁宜采用的常用标准跨径为 20、25、30、40m。T 梁之间的横向连接有铰结和刚接两种形式采用铰联结时，铰只传递剪力车辆荷载作用在铰缝处时 弯矩主要由现浇桥面来承受，这样一来现浇桥面的厚度就必须加厚， 否则，铰缝处桥面板易出现通长的纵向裂缝。现浇桥面板厚度增加，意味着恒载增加T 梁配筋和钢索必须增加，经济性下降，所以 T 梁横向连接采用刚接较好。 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)9316 条也有相应规定：“预制 T 形截面梁的横隔梁连接，宜采用现浇混凝土整体连接” ，当然在斜交桥及异形桥中需要横向弱联结时，铰结也是很
8、好的选择形式。 3.2 具体桥梁设计 具体到一座桥设计时，上部构造设计要处理好两个关系。 第一 处理好跨径与墩高的关系。跨径与墩高的关系按桥梁美学原则，一般应选择比值为 06181 之间，通过经济比较，往往又是经济的，也就是说 20m 跨径 T 梁适应的墩高一般为 1220m，30m 跨径适应的墩高一般为 1830m，40m 跨径适应的墩高一般为 24m40m。山区公路地形起伏变化频繁通常应根据地形选择一种跨径不宜根据墩高频繁变化跨径墩柱高度变化很大时，可以采用 20m 与 30m 或者 30m 与 40m 的组5合跨径。当一座桥梁，有几种跨径方案可选择时，应结合上下结构做造价分析比较再做选择
9、。 第二 处理好上部构造(板或梁)与平面曲线半径的关系。桥位处平面曲线半径对桥梁跨径的选择及平面布置影响较大，主要表现为两个方面，第一是内外弧差，第二是中矢高。墩台径向布置时。由于曲率半径的影响，内外梁梁长不等，半径越小，内外梁梁长差越大。解决此问题一般两种途径，一种是根据平面半径变化梁长，另一种是不变梁长通过加大帽梁，加大封锚端或加长现浇连续段处理。第一种方法变化梁长，设计简单，帽梁尺寸较小、规格统一，但一个标段， 如果有几座桥处于不同的曲线半径上时，预制梁长度种类就较多，频繁调整模板虽不算很难，但每片梁都需要编号，堆放预制梁需要很大场地，这对“地无百米平” 的山区确实是难以解决的问题，因此
10、一般不采用变梁长方案。采用等梁长方案时，如果半径较大，内外梁梁长差不大，可以采用内弧长等于标准跨径布置，如果半径较小，可以采用半幅桥中线弧长等于标准跨径布置，这样连续段长度一端比标准长度增加，一端减小。内外弧差的问题解决后，还有中矢高的问题一般中矢高 10cm以内，可以通过调整护墙内缘使之适应平面线形；半径较小， 中矢高大于 10cm 时，由于护墙一般为 50cm 宽，护墙调整太大外观不美，护墙功能亦削减。此时亦有两种解决办法， 一种是预制梁外缘按实际曲线预制，另一种是预制 T 梁边梁时将边梁多预制一段长度，让现浇桥面板和护墙来适应平面线形。边梁按实际曲线预制时，边梁翼缘板由于两侧不等宽，刚度不等，施加预应力时可能出现侧向翘曲，且不同半径外边梁形状不6一样，种类多施工较麻烦。第二种办法虽然材料稍有浪费，美观性稍差，仍优于前一种。 山区公路桥梁设计有很多区别于平原桥梁的地方，也更有很多方面需要探讨，本文只是抛砖引玉，结合设计中遇到的实际问题， 提出一些解决方法，对我们公路桥梁的每一位设计者及其建设者来讲，需要我们具有独立的技术开发能力，并且能够将这些技术转换设计实践，创造社会价值或经济价值。 参考文献： 1陈奉民，汪宏，曾辉山区公路桥梁的设计体会J.公路交通技术 2008,(02) 2张铁军山区桥梁结构设计关键问题研究J.交通标准化，2009,(13)
