陳曉蘭

(綿陽(yáng)市川交公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司 四川 綿陽(yáng) 621000)

淺析山區(qū)中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳曉蘭

(綿陽(yáng)市川交公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司 四川 綿陽(yáng) 621000)

在山區(qū)道路建設(shè)中，中小跨徑橋梁是最為常見(jiàn)的類型。本文將結(jié)合山區(qū)中小跨徑橋梁建設(shè)需要，探討分析設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能為實(shí)際工作提供指導(dǎo)。

山區(qū)；中小跨徑；橋梁設(shè)計(jì)

引言

我國(guó)山區(qū)的道路地形、地質(zhì)都相對(duì)復(fù)雜，地面高差大、地形變化頻率高等較差地質(zhì)情況普遍存在。因此，在山區(qū)中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)公路橋梁和細(xì)節(jié)構(gòu)造與地形、地質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行合理協(xié)調(diào)是很有必要的。

1 山區(qū)中小跨徑橋梁的設(shè)計(jì)原則

山區(qū)的地質(zhì)、地形、地貌比較復(fù)雜且構(gòu)造物較多，在這樣的環(huán)境中修建橋梁難度較大，為確保橋梁的整體質(zhì)量，必須對(duì)橋梁設(shè)計(jì)予以足夠的重視。從國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)的總體情況上看，山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)涵蓋了諸多結(jié)構(gòu)類型，橋梁本身的安全性、穩(wěn)定性、耐久性需要結(jié)構(gòu)計(jì)算分析成果及科學(xué)合理的構(gòu)造處理措施來(lái)保證。計(jì)算過(guò)程中所需考慮的地震荷載、恒載、活載、施工荷載等，與平原地區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)大體相同。但是山區(qū)的自然及氣象條件具有多變性的特征，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)當(dāng)考慮上述荷載之外，還應(yīng)當(dāng)考慮風(fēng)荷載、雪荷載、凍脹力、水力等因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

地形起伏、溝壑縱橫交錯(cuò)是山區(qū)最為突出的特點(diǎn)之一，在這樣的區(qū)域內(nèi)修建橋梁，施工現(xiàn)場(chǎng)的布設(shè)難度相對(duì)較大，尤其是一些大型機(jī)械設(shè)備的使用十分不便，同時(shí)為預(yù)制構(gòu)件提供足夠的施工場(chǎng)地也很難實(shí)現(xiàn)，加之山路崎嶇不利于運(yùn)輸，從而使得大跨徑預(yù)制構(gòu)件在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用受到了一定的限制。從便于施工和降低工程造價(jià)的角度考慮，可將中小跨徑預(yù)制構(gòu)件作為山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的首選方案。

對(duì)于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的山區(qū)而言，橋梁設(shè)計(jì)選型的造價(jià)是否合理非常重要，因此，在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)中，不但要充分考慮技術(shù)可行性，而且還要考慮所選橋梁結(jié)構(gòu)類型的經(jīng)濟(jì)性是否最佳。這就要求在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照工程所處的地理環(huán)境及施工條件，編制多種方案，并對(duì)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，從中選取出最佳的方案，進(jìn)而達(dá)到提高工程質(zhì)量、降低造價(jià)的目標(biāo)。

山區(qū)橋梁的建設(shè)與周圍環(huán)境有著極為密切的關(guān)聯(lián)，換言之，橋梁的建設(shè)是以山區(qū)環(huán)境作為依托，為了盡可能減少對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境的破壞，在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)重視環(huán)保，避免對(duì)山體的大填大挖，減少并杜絕各類不良地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，減輕對(duì)植被的破壞，降低對(duì)河流水體的污染。

2 山區(qū)中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 跨徑布置

由于山區(qū)的地形都是起伏變化的，所以必須要根據(jù)地形來(lái)選擇跨徑，不要根據(jù)墩高來(lái)隨意進(jìn)行調(diào)整，如果實(shí)際的墩高變化比較大，就可以選擇兩種跨徑相組合的方式進(jìn)行，要盡可能地采用標(biāo)準(zhǔn)的跨徑。特別是一些曲線的橋梁，如果梁長(zhǎng)在布置上是不相等時(shí)，要注意半徑比較大的情況下，就可以使內(nèi)弧的長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)的跨徑相等，這樣可以更好地提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和工作的效率。如果半徑比較小，就可以使中線的弧長(zhǎng)和跨徑相等，總之這樣的設(shè)計(jì)都是為了滿足實(shí)際的使用功能和視覺(jué)美觀的要求。

2.1.2 主梁類型設(shè)計(jì)

預(yù)制裝配式主梁包括空心板、小箱梁、T梁，3種主梁橫斷面形式，目前這三類主梁在山區(qū)中小跨徑橋梁施工的應(yīng)用非常廣泛，并且設(shè)計(jì)和施工技術(shù)較為成熟，不同主梁具有不同特點(diǎn)，應(yīng)用范圍也略有差異?？招陌鍖?duì)不同形狀的彎、坡、斜橋具有良好的適應(yīng)性，尤其在高度受限的中小跨徑橋梁應(yīng)用比較廣泛，可采用就地現(xiàn)澆施工方式，不僅便于施工，還有利于保證工期，目前20m以下的中小跨徑橋梁基本采用空心板結(jié)構(gòu)。但該結(jié)構(gòu)也存在一些缺陷，例如，鉸鏈開裂剝落、板底出現(xiàn)縱向和橫向裂縫，支座脫空，橋面鋪裝開裂或剝離等，這些都是施工中需要采取措施預(yù)防的。小箱梁跨越能力強(qiáng)、抗扭性能好、造價(jià)低，軟土地區(qū)和缺乏路基土土源區(qū)段采用小箱梁，能節(jié)約成本。但小箱梁腹板較薄，預(yù)制和吊裝工藝要求高。T梁整體性能好、剛度大、跨越能力強(qiáng)。由于內(nèi)部空腔，施工簡(jiǎn)單，工藝成熟，有利于控制預(yù)制質(zhì)量，安裝方便，并具有良好的安全性和耐久性。但T梁寬度較小，為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，需要主梁片數(shù)較多，會(huì)增加橋梁施工成本。

2.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 橋墩型式

設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮主梁類型、結(jié)構(gòu)體系、橋墩高度、地形條件等，選擇合適的橋墩形式和尺寸。山區(qū)公路的橋墩形式有很多，比如板式墩、空心薄壁墩以及重力式實(shí)體墩等。如果橋墩自身比較矮，一般都會(huì)采用柱式墩和薄板式墩來(lái)進(jìn)行，在這其中又以柱式為主，因?yàn)槠洳粌H在構(gòu)造上十分簡(jiǎn)單，而且施工時(shí)外觀的質(zhì)量也容易得到控制，與樁之間的銜接也十分方便。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際的地形以及對(duì)美觀的要求來(lái)選擇橋墩的型式。

2.2.2 柱式墩設(shè)計(jì)

柱式墩在山區(qū)公路橋梁中的應(yīng)用較為廣泛，此類橋墩又分為圓柱型和方柱型兩種，圓柱型橋墩的外觀質(zhì)量容易控制。方柱和上部的結(jié)構(gòu)在銜接上比較協(xié)調(diào)，在受力性能上要比圓柱優(yōu)越，但是工程量卻比較大，如果施工的坡度比較大，就會(huì)出現(xiàn)坡體不穩(wěn)定的情況。在截面相同的條件下，方柱型的抗彎剛度更好有一些，整體受力要優(yōu)于圓柱型。因此，柱式墩的設(shè)計(jì)筆者推薦方柱型橋墩。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

橋梁基礎(chǔ)按其構(gòu)造與施工方法的不同，可分為明挖基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等類型，工程中可單獨(dú)使用某種結(jié)構(gòu)，也可根據(jù)工程實(shí)際組合使用。目前在我國(guó)的大部分山區(qū)所修建的橋梁，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，多采用樁基礎(chǔ)方式。如嵌巖樁、摩擦樁等。如果當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件較差，則可以根據(jù)實(shí)際情況采用摩擦樁。如果地質(zhì)條件相對(duì)較好，可以使用擴(kuò)大樁基。在進(jìn)行擴(kuò)大樁基設(shè)計(jì)時(shí)，如果地面橫坡比較大或者是地質(zhì)的變化情況比較復(fù)雜，也會(huì)采用樁基礎(chǔ)的方式，這時(shí)如果使用擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工方式，即便是分離式的擴(kuò)大基礎(chǔ)，也難以適應(yīng)地質(zhì)條件的要求，所以為了更好地適應(yīng)地基的承載力要求，很多時(shí)候開挖量都會(huì)過(guò)大，導(dǎo)致邊坡不夠穩(wěn)定，除此之外，在斜坡上的擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)，必須要把握好擴(kuò)散角和覆蓋層的厚度問(wèn)題，還有不同工種之間的施工影響，可以適當(dāng)采取相應(yīng)的支護(hù)措施進(jìn)行維護(hù)。

2.4 抗震設(shè)計(jì)

公路橋梁抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下作用：永久作用（包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)應(yīng)力、土壓力、水壓力）和地震作用（包括地震動(dòng)的作用、地震土壓力、水壓力等）。山區(qū)中小跨徑橋梁的抗震設(shè)計(jì)主要是要根據(jù)工程所在地區(qū)的地震加速度確定相應(yīng)的抗震設(shè)防烈度，再根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T B02-01-2008）的要求進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，并參考類似工程地區(qū)的橋梁抗震設(shè)計(jì)，選擇既滿足抗震要求的措施，又不造成過(guò)于保守的浪費(fèi)。常用的抗震措施有：增設(shè)抗震支座，設(shè)置橡膠緩沖裝置，加大擋塊尺寸，加強(qiáng)梁板間的橫向聯(lián)系，加寬蓋梁寬度，設(shè)置防落梁措施等。總之，橋梁工程的抗震設(shè)計(jì)，既要滿足震前用于抗震設(shè)防的經(jīng)濟(jì)合理性，又要使地震中經(jīng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)的橋梁的破壞程度限制在人們可以承受的范圍內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)山區(qū)的面積較廣，給山區(qū)修建橋梁給橋梁設(shè)計(jì)增添了一定的難度。因此在對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要結(jié)合山區(qū)的地形特點(diǎn)之外，還應(yīng)當(dāng)遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、外形美觀等原則，同時(shí)要了解并掌握橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，只有這樣，才能確保山區(qū)橋梁的整體質(zhì)量。

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1007-6344（2016）03-0101-01

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