阮立冬

【摘 要】對于山區(qū)的公路橋梁建設來說，其設計的質(zhì)量決定著整個工程的順利實施與安全運行。本文著重對山區(qū)公路橋梁設計進行分析。

【關(guān)鍵詞】山區(qū)；橋梁設計；質(zhì)量控制

引言

隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，山區(qū)、邊區(qū)的經(jīng)濟得到快速發(fā)展，山區(qū)公路的大量修建，方便了山區(qū)交通的同時也提高了山區(qū)人們的生活水平。因此，要改善落后地區(qū)特別是山區(qū)的交通狀況，需要從搞好橋梁設計與施工入手，多建設一大批高品質(zhì)、高等級的山區(qū)公路，推動欠發(fā)達地區(qū)經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展。

1、公路橋梁設計的基本原則和要求

公路橋梁設計的基本原則主要包含以下幾個方面：①橋梁設計應滿足技術(shù)先進、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理等要求，同時注重景觀和環(huán)保。②方案選擇及布設除考慮結(jié)構(gòu)本身的合理性外，還應注重與周圍景觀的協(xié)調(diào)。③橋梁盡可能服從于整體設計，其平、縱面與公路線形相融合。④橋梁方案選擇時，應充分考慮施工場地、施工工藝及工期，避免設計與施工脫節(jié)。⑤合理布孔和橋孔分聯(lián)，充分考慮橋梁下部的剛度協(xié)調(diào)一致，達到最佳受力效果。

具體的公路橋梁設計應分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩部分，在進行詳細的設計前，橋型方案的選擇還應考慮以下幾個方面：①橋型方案宜綜合考慮橋位處地形、地物、水文、地質(zhì)、施工工藝、場地等因素，在滿足功能的條件下，盡量選擇受力明確、外形簡捷的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)標準化、系列化和工廠化，結(jié)合運輸條件可選擇分段集中預制或現(xiàn)場預制。②在無特殊要求時盡量采用經(jīng)濟跨徑。③上跨高速公路的立交橋梁，宜重視景觀設計，力求與周圍景觀相協(xié)調(diào)，保證視野開闊，誘導良好，行車舒適安全。④路線跨越河流、沖溝時，宜采用稍大的橋梁跨徑；避免橋梁設在溶洞、采空區(qū)等不良地質(zhì)地段。

2、公路橋梁上部及下部結(jié)構(gòu)型式的設計原則

2.1上部結(jié)構(gòu)設計。多跨式橋梁上部結(jié)構(gòu)形式及跨徑選取宜根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、橋墩高度，選取合適的橋梁方案進行比選。平面位于直線或者曲線半徑較大的橋梁主要以裝配式T梁或小箱梁為主，對不同跨徑進行比選，以確定與墩高和基礎對應的經(jīng)濟跨徑和合理結(jié)構(gòu)，使上下部比例協(xié)調(diào)、橋型美觀大方，并充分考慮施工的便捷，在高度相差不大的前提下，相近橋梁盡量跨徑一致。為保證橋梁整體協(xié)調(diào)性，一般橋梁結(jié)構(gòu)建議按下述選?。涸瓌t上常規(guī)橋梁L=20至40m采用先簡支后連續(xù)預應力混凝土T梁或者小箱梁，L=6至16m采用鋼筋砼或預應力混凝土空心板梁。

在跨越公路、河流、山谷等受到地形限制時，還應該根據(jù)具體情況選取現(xiàn)澆、懸澆等結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)澆連續(xù)箱梁、懸澆T構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)、拱橋等。

2.2下部結(jié)構(gòu)設計

對于公路橋梁下部而言，設計的基本原則應圍繞橋臺以及橋墩內(nèi)容展開，設計橋臺時需要考慮臺后填土的高、臺后路基是否設置擋墻，橋墩形式的選擇根據(jù)橋梁高度、斜角角度、水文情況等綜合因素，選定圓柱墩、實心薄壁墩及空心薄壁墩。

3、山區(qū)公路常規(guī)橋梁的設計分析

3.1橋梁整體方案的設計。

山區(qū)公路橋梁設計的首要問題是考慮路是否采用橋梁方案，亦或是路基方案。修筑山區(qū)公路橋梁是為了跨越河流、溝谷以及繞開某些特定的不良地質(zhì)段而進行的工程。在山區(qū)一般而言，由于地形起伏而修筑的旱橋所占的比重較大。在這種情況下，設橋地段的填方路基高度限值的設定就成為關(guān)鍵問題，這是因為一方面這是整個橋梁工程的基礎，另一方面，這也直接影響到橋梁工程的建設規(guī)模和投資。在實際設計中，設計人員應該結(jié)合路線方案與橋梁各部分的構(gòu)造物來進行最后的方案設計。尤其在路基中心填方高度大于20m時，更需要參照具體情況而定。

3.2橋梁上部結(jié)構(gòu)設計

3.2.1處理好跨徑和墩高之間的關(guān)系。從美學角度出發(fā)，橋梁跨徑與墩高之間的比值應在0.5～1.0之間，即橋梁跨徑如果是30m，墩高最好在15～30m之間。將橋梁跨徑與墩高之間最佳比值固定在0.5～1.0間，原因在于這樣的設計比較經(jīng)濟實用，既不影響橋梁外形的美觀度，也能達到控制投資成本的效果。但山區(qū)公路地形變化頻繁，不易根據(jù)墩高來決定跨徑，應根據(jù)公路地形的變化情況選擇一種跨徑。但是，如果地形起伏變化非常頻繁，也可以選擇組合跨徑。通常一個公路橋梁工程不止有一種跨徑方案，這種情況下，要經(jīng)過多方面對比分析，選擇造價低、質(zhì)量有保障、施工方便的方案。

3.2.2合理設置彎梁橋的橫坡。

在橋梁建設中，為了盡可能的滿足行車的舒適度要求，在設計橋梁結(jié)構(gòu)橫斷面時，適當?shù)奶岣邩蛎嫱饣?cè)，確保其能夠向內(nèi)弧側(cè)進行傾斜。而通常在設置橫坡時能夠采用的方法有下述兩種：第一種方法是將橫斷面上的每一根梁肋都設置成不等高的，第二種則是將橫梁斷面設置成等高的，確保其能夠向內(nèi)弧側(cè)進行傾斜，而在采用第二方法時還需要將墩的蓋梁也設置成傾斜的，同時在梁底設置楔形墊塊確保支座的受力平衡。

3.2.3處理好上部結(jié)構(gòu)與平面線形之間的關(guān)系。

若不能處理好上部結(jié)構(gòu)與平面線形之間的關(guān)系，可能導致出現(xiàn)曲線橋。曲線橋一般表現(xiàn)為內(nèi)外弧差和中矢高。在布置墩臺徑向時，內(nèi)外橋梁因受到曲率半徑的影響會出現(xiàn)梁長不等的情況，半徑越小，內(nèi)外梁長度差越大。為了有效解決這一問題，必須處理好上部結(jié)構(gòu)與平面線形之間的關(guān)系。針對內(nèi)外弧差這一問題，需改變預制梁長、加大封錨端或加長現(xiàn)澆連續(xù)段的方式以適應平面半徑的變化。如果半徑比較小，可以采用梁中線長度等于標準跨徑布置。針對中矢高這一問題，如果中矢高在10cm以內(nèi)，一般可通過調(diào)整護墻內(nèi)緣的方式適應平面線形。在中矢高超過10cm時，不易調(diào)整護墻，以免影響橋梁整體外形的美觀度和消弱護墻功能。最好的解決方式就是按照實際曲線情況預制梁懸臂，以此來適應平面線形。不管采用哪種加長梁長的方式，都需注意端橫梁及中橫梁都應在同一直線上，且梁端支座中心盡量設置在端橫梁中心線下。

3.3橋墩的設計。

橋墩的選擇要結(jié)合山區(qū)地區(qū)的地質(zhì)條件、橋梁的跨徑、墩高進行綜合考慮。山區(qū)橋墩的常見形式有柱式墩、薄壁墩、空心墩等，在實際設計中對于橋墩的設計要點主要有以下幾個方面：

（1）當橋墩的墩高<30m時，一般采用雙柱或三柱圓柱墩，30m≤墩高≤50m時，建議采用實心薄壁墩，墩高>50m時，建議采用空心薄壁墩。而在墩高大于7m的雙柱式或三柱式橋墩處則應設置系梁，設置的間距為每7m設置一道，樁頂設置地系梁。（2）墩柱直徑的型號最好是一種或者兩種，如果過多則容易造成施工的困難，也不利于節(jié)約工程造價。（3）在橋墩超過30m時，一般采用墩梁固結(jié)。（4）樁基嵌入的深度宜在基巖的3倍樁徑處，在左右橫坡較大的地方要加長樁長，但是應注意左右樁的長度不宜相差太大。在橫坡較陡、高差較大的地方，需增加樁長。當出現(xiàn)覆蓋層較厚且偏壓嚴重時，宜在樁位的上坡方向設置抗滑樁來抵抗偏壓。

3.4橋臺設計。

橋臺山區(qū)公路橋梁的橋臺主要采用肋板臺、樁柱式臺和重力U型臺，其中重力U型臺最為常見，《墩臺與基礎》規(guī)定，重力U型臺的填土范圍應在4～10m，因而重力U型臺的高度應控制在10m內(nèi)。為了適應山區(qū)地形地貌、減小開挖量，重力U型臺的設計應充分結(jié)合地質(zhì)條件和地形特征進行分臺和錯臺。由于樁柱式臺的抗推剛度比較小，因而不適用于臺后填土較高、聯(lián)長較長的情況，一般來說樁柱式橋臺適用于臺后高度5m以下，聯(lián)長150m以內(nèi)的情況。另外，埋置式肋板臺的適用范圍相對較廣，但臺后填土高度也不應超過12m。除此之外，山區(qū)公路橋梁往往要克服陡峭的地形，此時橋臺施工中不能設置錐坡，這使樁柱式臺和肋板臺的施工收到嚴重限制。因而惡劣的地質(zhì)情況下常采用重力U型臺。

3.5基礎。

樁基礎是山區(qū)公路橋梁最常用的基礎，除此之外，擴大基礎也是比較常見的方式。在地形地質(zhì)條件比較好的情況下，適宜采用擴大基礎，樁基礎適用于地質(zhì)情況比較惡劣的情況。地質(zhì)條件非常惡劣，則可采用摩擦樁。如果橋梁架構(gòu)在斜坡上，無論采用擴大基礎還是樁基礎，在設計時都應考慮基礎擴散角和覆蓋層厚度，以及在施工過程中可能出現(xiàn)的問題。樁基礎的施工方法多為挖孔樁和鉆孔樁。盡管挖孔樁造價比較低，但是由于其不適用于地下水位比較高、易形成塌孔的地質(zhì)條件，為此，是否選擇挖孔樁應根據(jù)實際情況來決定。

4、山區(qū)公路常規(guī)橋梁設計的其他注意事項

在掌握了以上設計的原則和要點外，還有一些情況需要加以注意。當橋跨區(qū)部分的地面占據(jù)了上部板梁位置時，地面至梁板底面至少50cm的區(qū)域要加以清空，而且要對清空位置進行邊坡防護工作。如果要在道路的中央分隔帶設置橋墩，那么在設計中應該考慮增加橋墩的防撞設計同時提高橋墩的剛度。在允許的情況下，橋墩最好不設計為獨柱墩，獨柱墩雖然也有其自身的優(yōu)勢和多種適用性，但是也容易發(fā)生偏載和傾覆。如果現(xiàn)實條件決定了一定要采用獨柱墩的設計時，則應采取相應措施防止偏壓和傾覆。

結(jié)束語

與平原地區(qū)的公路橋梁相比，山區(qū)公路橋梁設計有著一定的特殊性。為了保證山區(qū)公路橋梁設計方案的合理性和安全性，相關(guān)人員應針對山區(qū)地形地質(zhì)條件探索出最佳的設計方案。設計時，除了要求設計人員有著專業(yè)的、高超的業(yè)務能力，更要求對山區(qū)公路橋梁工程有著深入的認識，只有這樣才能根據(jù)經(jīng)驗有效應對設計中遇到的各種問題，創(chuàng)造出優(yōu)秀的設計方案。

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