許 剛

（鄭州路橋建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450003）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大部分行業(yè)都在追求與應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，公路建設(shè)行業(yè)也不例外。據(jù)最新調(diào)查，到目前為止我國人口達(dá)50 萬的城鎮(zhèn)均有高速公路連接，預(yù)計(jì)10年內(nèi)，凡是人口達(dá)10 萬的城鎮(zhèn)均會(huì)連接高速公路，而這將進(jìn)一步推動(dòng)我國運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。但是在公路體系發(fā)展的同時(shí)也面臨著另一個(gè)困難的事情，特殊地區(qū)（像高原地區(qū)、山區(qū)、凹地、濕地等）的公路建設(shè)并不是很理想。因?yàn)檫@些地區(qū)特殊的地理特征使得公路建設(shè)不易。本文將根據(jù)高速公路橋梁的特點(diǎn)從橋梁的橋型與路徑、上下部結(jié)構(gòu)選擇等幾個(gè)方面對(duì)我國特殊地理環(huán)境中的公路橋梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探究。

1 公路橋梁施工特點(diǎn)

1.1 橋梁綜述

橋梁是跨越河流、山谷等障礙物的大型空間建筑物。按結(jié)構(gòu)體系可以將橋梁分為：梁式橋、拱式橋、剛架橋、斜拉橋和懸索橋。其中，梁式橋是主梁采用鋼板做成的剛梁橋，也稱為鋼板梁橋。因?yàn)榱菏綐蚩梢跃偷厝〔?，并且其耐久性好、外觀流暢，因而其整體發(fā)展也較為成熟。拱式橋具有較大的跨度，與梁式橋相比可以更有效的節(jié)省原材料，并且其設(shè)計(jì)較為簡單，因而被廣泛地使用。剛架橋是橋跨結(jié)構(gòu)（梁或板）和墩臺(tái)整體相連的橋梁。因?yàn)閯偧軜蚴┕ぽ^復(fù)雜，一般用于跨度不大的城。斜拉橋是指一種由一條或多主塔與鋼纜組成來支撐橋面的橋梁。斜拉橋因?yàn)橛啥鄺l鋼纜支撐橋面，因而其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。懸索橋又稱吊橋，其主要受力部位為兩端的受力塔。相對(duì)于其他的橋來說，懸索橋可以使用更少的物質(zhì)連接更長的距離。懸索橋的設(shè)計(jì)很靈活，可以適用于各種類型的地理情況。

1.2 公路橋梁施工特點(diǎn)

1.2.1 施工周期長、占用流動(dòng)資金多

橋梁的修建本身就是一個(gè)工程浩大的項(xiàng)目，因而其建造必然會(huì)花費(fèi)大量的人力和物力。同時(shí)由于各種形式橋梁需要不同的施工技術(shù)，所以整個(gè)橋梁施工過程都需要施工人員進(jìn)行密切的配合。此外，由于受到施工地點(diǎn)的限制，所以整體的施工活動(dòng)均受到一定的局限性，因而整個(gè)施工的周期較長，消耗的費(fèi)用也較高。

1.2.2 基本上屬于露天工作

因?yàn)闃蛄菏┕さ攸c(diǎn)基本上是河流、山谷或其他有較大障礙物的特殊地點(diǎn)，因而橋梁的施工基本上屬于露天施工。同時(shí)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，公路的交通運(yùn)輸量不斷加大，所以各種公路橋梁所承擔(dān)的任務(wù)也越來越重。

1.2.3 施工協(xié)調(diào)復(fù)雜性

雖然說不同形式的公路橋梁其設(shè)計(jì)與施工過程具有特定的方案，但是由于受到地理環(huán)境以及施工條件等的限制，使得橋梁在具體施工過程中應(yīng)該視具體的情況合理的對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。對(duì)于施工過程中人員的安排也應(yīng)該考慮到具體施工地點(diǎn)和施工條件對(duì)施工任務(wù)進(jìn)行合理的安排，確保整個(gè)施工進(jìn)度跟得上預(yù)先設(shè)想。

2 橋梁的橋型與路徑的選擇

2.1 橋型方案比較

由上文對(duì)于橋梁的綜述可以知道，按照結(jié)構(gòu)形式劃分，可以將橋梁分為梁橋、拱橋和吊橋。對(duì)于橋梁橋型的選擇一般從其安全性、美觀性、施工性、經(jīng)濟(jì)性等方面確定橋型的選擇。

2.1.1 適用性

橋梁的適用性主要是指橋梁可以保證人群和車輛能夠安全的通行。同時(shí)如果橋梁處于特殊的地理位置，像是跨越河流的橋梁還要考慮橋梁能夠再洪澇時(shí)具有泄洪的功能。在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)也應(yīng)該考慮到橋梁的后期維護(hù)與保養(yǎng)工作，保證建成的橋梁的使用年限。

2.1.2 舒適與安全性

現(xiàn)代橋梁在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到其功能，還要增加橋梁的舒適度。對(duì)于拱橋要控制好橋梁的拱起度，以及兩側(cè)的振幅，要避免相對(duì)而來的車輛由于橋的拱起過高而發(fā)生撞車的現(xiàn)象。安全性指的是要設(shè)計(jì)好橋梁的各個(gè)部件，使整個(gè)橋梁在使用的過程中具有足夠強(qiáng)的剛度和穩(wěn)定性。

2.1.3 經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)型就是要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)和施工過程進(jìn)行綜合考慮，在滿足施工要求的前提下盡量的節(jié)約施工成本。橋梁的設(shè)計(jì)也要跟上時(shí)代的步伐，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的造橋技術(shù)，同時(shí)結(jié)合自身的情況，設(shè)計(jì)出滿足需求又經(jīng)濟(jì)的橋梁。

2.2 橋型的選擇和確定

對(duì)于橋型的選擇首先要處理好跨徑和橋墩高之間的關(guān)系。一般為了設(shè)計(jì)出來的橋梁更美觀，橋墩高和跨徑的比值最好控制在0.6到1之間。對(duì)于主跨較大的橋梁，在確定橋型時(shí)，應(yīng)該從國內(nèi)外已修建的各種橋型入手，對(duì)各種類型的橋梁的特點(diǎn)進(jìn)行分析和比較，同時(shí)綜合考慮施工的可行性以及施工成本的控制等各個(gè)方面。若一座橋梁可選擇幾種跨徑方案，則應(yīng)根據(jù)上下結(jié)構(gòu)的造價(jià)確定選擇哪種跨徑方案。像三峽大橋，其主跨徑為552 m，經(jīng)過綜合比較最后確定設(shè)計(jì)為，中層式鋼桁架拱橋，跨徑布置為190 m+552 m+190 m 的中承式鋼桁連續(xù)系桿拱橋。

對(duì)于引橋的設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)引起重視。引橋是主橋的輔助部分，其總體跨越對(duì)于工程的造價(jià)有很大的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該分別從施工的難易、施工工期控制、總體工程投資、河灘段橋下行洪條件、主橋和匝道橋的結(jié)構(gòu)形式搭配、軌道交通的通行方式、景觀效果等方面考慮，使引橋成為主橋的延伸。此外，還要考慮橋平面曲線的設(shè)計(jì)，要處理好橋平面曲線與上下部結(jié)構(gòu)的關(guān)系。橋平面曲線的設(shè)計(jì)與布置與橋梁跨徑的大小有很大的關(guān)系。一般兩者之間具備如下關(guān)系：內(nèi)外弧差和中矢高。在布置墩臺(tái)的徑向時(shí)，因受到曲率半徑、內(nèi)外梁的不等梁長影響，當(dāng)半徑越小時(shí)，內(nèi)外梁的梁長差距也會(huì)隨之增大。對(duì)于上述關(guān)于橋梁橋型的選擇，大多數(shù)還是應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行確定，切不可胡亂的套用固有的設(shè)計(jì)模式。

3 橋梁的上部結(jié)構(gòu)選擇

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)的選擇

橋梁的上部結(jié)構(gòu)選擇的時(shí)候首先應(yīng)該處理好塔橋的高度與橋梁跨度之間的關(guān)系。一般情況下，對(duì)于跨徑為200 m 的T 字形的橋梁，通常其引橋的高度控制在12 m-18 m之間，對(duì)于300 m 的跨徑橋梁，引橋高度在20 m-25 m 之間。對(duì)于不同的地理環(huán)境下的橋梁，由于其具有各自的地理特征，所以一般應(yīng)按照地形的實(shí)際情況，確定一種合理的跨徑。而不應(yīng)按照墩高的變化，而頻繁的改變跨徑，當(dāng)墩柱的高度變化較大時(shí)，可選擇30 m同40 m進(jìn)行組合的跨徑，或者20 m 同30 m 進(jìn)行組合的跨徑。若一座橋梁可選擇幾種跨徑方案，則應(yīng)更加上下結(jié)構(gòu)的造價(jià)確定選擇哪種跨徑方案。

3.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

對(duì)于橋梁上部的施工，應(yīng)該首先按設(shè)計(jì)的需要，將施工場(chǎng)地進(jìn)行清理，完善好施工排水系統(tǒng)和用電系統(tǒng)。然后要根據(jù)橋梁的大小確定預(yù)制臺(tái)座的長度、數(shù)量、尺寸，臺(tái)座應(yīng)堅(jiān)固、平整、不沉陷，表面壓光。因?yàn)闃蛄旱某辛ε_(tái)是整個(gè)橋梁的核心部位，承載著整個(gè)橋梁的重量，因此，要確保其具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。當(dāng)跟鋼筋同時(shí)張拉時(shí)，其初應(yīng)力要保持一致，活動(dòng)橫梁始終和固定橫梁保持平行。

此外，還需要將預(yù)應(yīng)力筋（鋼絞線）按計(jì)算長度切割，在失效段套上塑料管，放在臺(tái)座上，線兩端穿過定位鋼板，卡上錨具，用液壓千斤頂單束張拉，先張拉中間束，再向兩邊對(duì)稱張拉。如果在施工過程中使用吊機(jī)運(yùn)輸混凝土，在對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌時(shí)，要注意檢查合格的充氣膠囊安裝就位，用定位箍筋與外模聯(lián)系，上下左右加以固定，防止上浮，同時(shí)綁扎面板鋼筋；然后對(duì)稱、均勻地澆膠囊兩側(cè)混凝土，從混凝土開始澆筑到膠囊放氣時(shí)為止，其充氣壓力要始終保持穩(wěn)定；最后澆筑面板混凝土，振平后，表面作拉毛處理。橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工與下部的施工有著密切的關(guān)系，一般在下部設(shè)計(jì)結(jié)束后再進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如此能確保橋梁的整體性。

4 橋梁的下部結(jié)構(gòu)選擇

橋梁的下部結(jié)構(gòu)一般在指的是橋臺(tái)和橋墩結(jié)構(gòu)。橋臺(tái)結(jié)構(gòu)一般有輕型橋臺(tái)、鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)、埋置式橋臺(tái)。輕型的橋臺(tái)其自身體積較小，臺(tái)身直立，在臺(tái)下部設(shè)置鋼筋混凝土來支撐整個(gè)橋梁。薄壁輕型橋臺(tái)是由帶有支撐墻壁的前墻和側(cè)墻以及底板構(gòu)成。該種橋臺(tái)其頂部豎直，兩壁垂直。使用這種橋臺(tái)可以有效地?cái)U(kuò)大橋基，增大橋身的壓力。埋置式橋臺(tái)，顧名思義就是將臺(tái)身埋在錐形護(hù)坡中，如此一來氣態(tài)所受到的來自橋身的壓力就會(huì)大大減小，因而橋臺(tái)的體積也會(huì)相應(yīng)的減小。一般埋置式的橋臺(tái)是屬于永久性的設(shè)施，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該事先計(jì)算好其受力，確保其使用年限。

橋墩一般包括柱式橋墩、重力式橋墩、鋼筋混凝土薄壁橋墩。柱式橋墩由于其自重輕，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、設(shè)計(jì)和施工簡單因而被廣泛地使用到公路橋梁的施工建設(shè)中。重力式橋墩是利用自身的恒載來平衡偏心力矩，從而保證橋墩的穩(wěn)定性。重力式橋墩在建設(shè)中可以不采用鋼筋結(jié)構(gòu)，僅使用天然的巖石混凝土筑成即可。鋼筋混凝土薄壁橋墩與鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)相對(duì)應(yīng)。在選用墩臺(tái)是應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：首先，在施工比較難的地段應(yīng)盡量減少樁基的數(shù)量。如果因?yàn)闃痘^少而使承載力過低，可以適當(dāng)?shù)脑黾訕痘陌霃?，加大其受力面積；其次，橋臺(tái)應(yīng)該遠(yuǎn)離松軟的河邊。因?yàn)檐浲恋氐臉蚨掌湓谑芰^程中會(huì)出現(xiàn)形變，會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的危險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)樁基時(shí)除了考慮到其承載力外，還應(yīng)該考慮其受力的范圍，盡量橋墩樁基靠近地址較為堅(jiān)固的地帶；最后，對(duì)于陡坡上的橋墩，由于兩邊的橋墩的高頓受坡度的影響會(huì)有很大的差別，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要引起重視。一般情況下，對(duì)于陡坡上的橋墩可以在較矮的橋墩上安置一定高度的套筒。通過增加橋墩的高頓來縮短兩個(gè)橋墩的差距。

5 結(jié)束語

在山區(qū)、高原地區(qū)、濕地等特殊的地理環(huán)境中修筑橋梁需要客服眾多的困難、地理環(huán)境的惡劣、地質(zhì)條件的多邊、水文特征以及周邊的環(huán)境等均會(huì)為公路橋梁的設(shè)計(jì)帶來巨大的困難。在實(shí)際的施工中應(yīng)該根據(jù)具體的環(huán)境、橋梁的功能以及公路橋梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)等，經(jīng)過實(shí)地考察后確定最佳的公路橋梁設(shè)計(jì)方案，確保橋梁能夠按時(shí)建成并運(yùn)用到實(shí)際的交通運(yùn)輸中。

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