王忠渝

招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司 重慶 400067

一、高速公路橋梁的安全性構(gòu)成因素分析

（一）結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全性

在高速公路橋梁的使用過程中，無論是負載情況還是超載情況，都會加大橋梁的應(yīng)力幅度，加劇橋梁的損傷，如果超載嚴重，甚至?xí)?dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，且破壞的橋梁內(nèi)部將無法恢復(fù)。這樣的情況將會導(dǎo)致橋梁在正常荷載條件之下出現(xiàn)工作狀態(tài)的變化，對橋梁使用的安全性造成嚴重危害。

（二）橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性

所謂橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性，就是當(dāng)橋梁的某處出現(xiàn)損壞情況時，不至于對大范圍造成連續(xù)性破壞甚至坍塌的一種能力。這種能力主要可以通過良好的結(jié)構(gòu)延續(xù)性以及冗余度來進行控制[1]。良好的整體牢固性可以有效應(yīng)對地震、爆炸、其他自然災(zāi)害以及人為因素所釀成的后果，讓災(zāi)難帶來的損失得以顯著降低。

（三）橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性

無論是結(jié)構(gòu)設(shè)計還是施工規(guī)范方面，重點關(guān)注的都是各項荷載作用之下結(jié)構(gòu)的強度，對于各種環(huán)境因素之下的耐久性卻缺乏足夠的關(guān)注。不論是在高速公路橋梁的建設(shè)過程中還是使用過程中，都很可能受到環(huán)境或者是有害物質(zhì)的侵蝕，受到車輛、地震、風(fēng)力、疲勞或人為因素等的作用的破壞，加之建筑材料性能的不斷退化，都會導(dǎo)致橋梁部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷惡化情況。雖然我國在上世紀九十年代就開始對高速公路橋梁的耐久性設(shè)計加以重視，但大多都是注重于材料方面的耐久性設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工設(shè)計依然有待進一步提升，如注意鋼筋保護層厚度、混凝土養(yǎng)護及裂縫控制等。

二、高速公路橋梁設(shè)計的安全因素分析

（一）橋梁和路基方案的安全選擇

在前期設(shè)計階段，如果路基中心部位的填方高度在20m以上，就應(yīng)該將其與橋梁方案進行比選。但是路橋設(shè)置選擇的界限始終是一個難以把握的問題，而這一問題也會對公路的造價帶來很大程度的影響。同時，因為高速公路的建設(shè)項目工期通常比較緊，往往會直接選擇橋梁方案，但就實際的施工而言，如果地質(zhì)情況很好，且處于隧道和橋梁連接的地段，相比較橋梁方案而言，路基方案可以更好地利用隧道棄方，安全且經(jīng)濟[2]。不過在寬闊平坦且運距比較遠的施工地段，由于填方路基會花費掉很多的資金，所以此時，出于經(jīng)濟性方面考慮，設(shè)計施工中應(yīng)該選擇橋梁方案。

（二）注重橋梁上部構(gòu)件的設(shè)計

在高速公路橋梁的施工過程中，大多數(shù)的設(shè)計都會選擇更具經(jīng)濟性且施工方便的標(biāo)準化和預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)。從美觀角度來說，小箱梁最優(yōu)，在市政工程中較常采用，但從整體性上講，T梁優(yōu)于小箱梁和空心板，且相同跨徑的前提下小箱梁自重最大，內(nèi)膜拆除及吊裝都不比T梁方便。我院近些年在高速公路橋梁設(shè)計中，均選擇T梁或現(xiàn)澆梁，避免采用小箱梁及空心板。

在進行橋梁上部構(gòu)件的設(shè)計過程中，首先應(yīng)該注意預(yù)制構(gòu)件安裝的安全性，如果施工場地不適合預(yù)制梁的遠距離運輸，或受地形條件限制，預(yù)制梁吊裝的時候反而危險的情況，可以采用支架現(xiàn)澆T梁，或直接現(xiàn)澆箱式梁的方法來提升施工安全性。另外平面處于圓曲線上時不宜采用預(yù)制梁，原則上預(yù)制梁長應(yīng)小于曲線半徑的1/10以上。

（三）注重橋梁下部的構(gòu)件設(shè)計

1、注重橋墩的設(shè)計

就美觀的角度來看，方柱棱角分明，且和上構(gòu)梁體之間十分協(xié)調(diào)，視線誘導(dǎo)性很強；就受力方面而言，如果圓柱和方柱的橫截面積相同，方柱有著更大的抗彎剛度，所以較圓柱墩的受力性能更優(yōu)越[3]，因此墩高在40米以上時，可采用方柱墩。而墩高40米以下則可選擇圓柱墩，因為圓柱的外觀質(zhì)量在施工過程中容易控制，而且更加便于和樁基之間進行銜接，因此在山嶺重丘地區(qū)的應(yīng)用十分廣泛。

受地形條件限制，有時橋梁下部設(shè)計時必須采用獨柱墩形式，自從無錫高架橋側(cè)翻事故以后，相關(guān)單位開始注意到，當(dāng)荷載分布較為集中時，偏心荷載引起的失穩(wěn)效應(yīng)遠超橋梁上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定效應(yīng)，造成橋梁支座系統(tǒng)失效，梁體和墩柱之間產(chǎn)生相對滑動和轉(zhuǎn)動，從而導(dǎo)致梁體側(cè)向滑移傾覆觸地。城市客貨分離后，高速公路上該問題尤其凸顯，因此在設(shè)計過程中，應(yīng)該盡量少采用獨柱墩形式，或是墩梁固接的方法進行設(shè)計。

2、注重橋梁橋臺的設(shè)計

在對高速公路的橋梁橋臺進行設(shè)計的過程中，通常采用的方法是U型臺、樁柱式臺和肋板臺。其中最為常用的一種方式是U型臺，通常情況下，U型臺在4m-10m的填土范圍之內(nèi)比較適用。樁柱式臺因為有著較小的抗推剛度，所以在臺后填土高度不超過5m的情況下比較適用，但是在具體的設(shè)計與施工過程中，應(yīng)該將其聯(lián)長控制在150m以下。相比較前兩者而言，埋置式肋板臺有著更廣的適用范圍，但是在具體的施工過程中應(yīng)保障其填土高度在12m以下。在填土高度過高且基巖較深的情況下，可以采取U臺接群樁基礎(chǔ)的橋臺形式，并驗算臺后填土壓力及水平推力，必要時在承臺和前墻連接位置增設(shè)連接鋼筋。

3、注重附屬公用構(gòu)造的設(shè)計

附屬構(gòu)造中的安全因素也不容小覷，自從萬州公交車墜橋事件以后，全國加大了橋梁的防撞設(shè)施排查。在新建橋梁設(shè)計工作中，混凝土防撞護欄的設(shè)置應(yīng)滿足最新的交通安全規(guī)范細則，一般情況下，橫向鋼筋及預(yù)埋鋼筋間距為20厘米，有時也可以適當(dāng)加密。如我院在城口至開州高速公路設(shè)計后續(xù)服務(wù)中，對沿線跨越公路、河流以及高墩橋梁的防撞護欄橫向鋼筋均加密為10厘米，相關(guān)設(shè)計變更得到業(yè)主的大力支持。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著高速公路橋梁建設(shè)的不斷發(fā)展，橋梁設(shè)計的安全性也越來越受到人們的關(guān)注。因此，在進行高速公路橋梁的設(shè)計之中，設(shè)計人員不僅僅應(yīng)該對施工的材料加以高度重視，同時也應(yīng)該注重其結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計、構(gòu)造的設(shè)計及其耐久性設(shè)計等，并全面考慮各項外在因素對設(shè)計與施工質(zhì)量的影響。通過這樣的方式，才可以讓高速公路橋梁得到合理設(shè)計，保障其安全性和使用壽命，促進我國社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展。