陳楠

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，昆明650041）

1 引言

通常多數(shù)山區(qū)高速公路會遇到小橋梁施工情況，其又可細(xì)分為上部橋梁以及下部墩柱等多個方面的選型問題，這些均是保障山區(qū)高速公路橋梁工程質(zhì)量的基本前提。因此，有必要圍繞山區(qū)高速公路中的橋梁設(shè)計工作展開探討，從而確定出可行的橋梁結(jié)構(gòu)形式。

2 工程概況

在本文所探討的山區(qū)高速公路項目中，其所在區(qū)域為典型的盆地地形，總體上呈現(xiàn)出中間低四周高的基本特點，相對高差達(dá)到了616m，海拔為摘要m～摘要m。工程所在區(qū)域有大量的農(nóng)田、河流，線路所涉及的范圍較廣，若基于就地澆筑的方法展開，所帶來的效果欠佳，且需要花費更多的成本。對此，以預(yù)制施工的方式為宜，借助于機械設(shè)備進(jìn)行操作，可顯著提升施工效率。在本項目中，橋梁跨越了一些小型河流，為了保障工程質(zhì)量，需要使用到標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件，主要有T 形橋梁以及空心板2 大部分[1]。在確定橋梁布設(shè)方案時，以不影響水面原生態(tài)為原則，并對下部基礎(chǔ)部分進(jìn)行擴(kuò)大處理。有關(guān)現(xiàn)場環(huán)境如圖1 所示。

圖1 橋址區(qū)地形地貌

3 山區(qū)高速公路的特點

由于山區(qū)高速公路所在地形條件較為復(fù)雜，有大量的不良地質(zhì)，為了營造出良好的通行環(huán)境，應(yīng)盡可能繞開障礙物。在設(shè)計過程中必然會存在大量的平曲線，諸如小半徑、坡度陡度等也是需要考慮的問題。此外，山區(qū)高速公路建設(shè)中涉及大量的挖方以及填方工程，在此過程中極容易對周邊環(huán)境造成影響，甚至?xí)韲?yán)重的地質(zhì)災(zāi)害?？紤]到上述種種問題，應(yīng)選擇大跨徑的橋梁，并基于預(yù)制裝配工藝展開施工作業(yè)。

4 山區(qū)橋梁的設(shè)計原則和理念

考慮到山區(qū)高速公路建設(shè)的特殊性，在展開橋梁設(shè)計工作時應(yīng)充分考慮到如下幾點內(nèi)容：（1）確保橋梁具有足夠的安全性與耐久性，二者都是橋梁建設(shè)的最終目的，應(yīng)在最大程度上降低后續(xù)維護(hù)工作量，在初期設(shè)計階段需要考慮橋梁的性能要求；（2）注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，對于山區(qū)高速工程項目而言，其周邊普遍存在一些優(yōu)質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)，因此，在設(shè)計時需要考慮到后續(xù)施工對環(huán)境的影響問題，盡可能做到與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展；（3）追求經(jīng)濟(jì)效益最大化原則，以不影響工程質(zhì)量為前提，在此基礎(chǔ)上確定出合適的材料以及工藝方法[2]。山區(qū)橋梁所處環(huán)境復(fù)雜，所帶來的影響因素較多，因此，耐久性問題需要得到工程人員的高度重視，否則，將會增加后續(xù)維護(hù)的工作量以及投入成本。對我國的橋梁事業(yè)而言，多年來存在計算理論落后的問題，主要圍繞橋梁的強度以及承載力這2大指標(biāo)而展開，并沒有考慮到耐久性等方面，因此在設(shè)計工作中需尤為注意。對于多數(shù)橋梁工程而言，諸如構(gòu)件連接處疲勞或是鋼筋銹蝕等都是尤為普遍的病害，這必然會對結(jié)構(gòu)的耐久性造成不良影響，而引發(fā)上述現(xiàn)象的除了外界因素外，還與橋梁的結(jié)構(gòu)形式以及養(yǎng)護(hù)措施等密切相關(guān)，因此，這些都是設(shè)計工作中需要重點考慮的內(nèi)容。

5 山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計特點和方法

5.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)選型設(shè)計

在展開橋梁選型時，需要對各類型橋梁進(jìn)行對比分析，選取合適跨徑的橋梁至關(guān)重要，這對于控制工程成本尤為關(guān)鍵。在設(shè)計工作中，相關(guān)人員應(yīng)對橋梁的經(jīng)濟(jì)跨度有深度的認(rèn)知，無論是地質(zhì)條件還是工藝方法等都需要充分進(jìn)行考慮。對于山區(qū)高速公路而言，其工程量相對較大，主要表現(xiàn)在中小跨徑橋梁這一層面，就我國的實際環(huán)境來說，空心板梁是較為可行的一種方式。應(yīng)當(dāng)明確的是，當(dāng)前國內(nèi)的橋梁設(shè)計理論存在不完善之處，對鉸縫空心板并沒有全面的認(rèn)知，在實際操作過程中往往使用到橫向板梁來完成對橋面鋪裝與鉸縫的連接處理，此時鉸縫不僅要發(fā)揮出傳遞彎矩的作用，還需要兼具傳遞豎向剪力的功能，這必然會加劇鉸縫的損耗程度，隨著運營時間的延長極容易出現(xiàn)過早開裂現(xiàn)象，由此帶來了單板受力問題，在部分特殊情況下還會引發(fā)板梁出現(xiàn)倒塌等事故[3]。考慮到山區(qū)的實際特點，T 梁與箱梁具有較高的可行性，二者在跨徑方面也符合工程要求，基于預(yù)制的方法能夠有效控制成本，進(jìn)而提升橋梁建設(shè)質(zhì)量。

5.2 支座設(shè)計要點

在展開橋梁支座部分的設(shè)計時，需要以豎向承載性能為基準(zhǔn)，由此展開設(shè)計工作，避免因支座變形限制而帶來的各類病害。由于橋梁多設(shè)置為多跨連續(xù)形式，有必要在中間橋墩處增設(shè)固定支座，加之縱向滑動支座的輔助，將橋梁變形控制在合理范圍內(nèi)。而為了確保中間墩具有足夠的穩(wěn)定性，應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋M向偏移，從而提升對車輛偏載效應(yīng)的抵抗力。

5.3 下部墩柱設(shè)計

山區(qū)橋梁工程對于墩柱提出了較高的設(shè)計要求，在對下部墩柱進(jìn)行設(shè)計時需要充分考慮到各類型橋梁的差異性問題，綜合考慮工程實況，在此基礎(chǔ)上確定最佳的墩柱形式。

6 本工程中所使用的設(shè)計方法

6.1 上部結(jié)構(gòu)選型設(shè)計

對于中小跨徑橋梁而言，以板梁、T 梁以及小箱梁3 部分結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵，受橋梁使用跨徑的影響，加之對周邊農(nóng)田的保護(hù)需求，此處對T 梁以及小箱梁展開對比分析：在T 梁施工中，以后張法為宜，此時吊裝重量較輕，具有更強的可操作性，也有助于施工控制工作的展開；而使用小箱梁時，雖然也采用了后張拉法進(jìn)行施工作業(yè)，但吊裝重量較大，所涉及的工序較為復(fù)雜。從性能上考慮，T 梁在長期的發(fā)展下已經(jīng)具有較為成熟的工藝體系，在后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作中所帶來的效果也更為良好，對于山區(qū)高速公路項目而言更為適用；若使用的是小箱梁形式，其整體性更為良好，但工藝較為復(fù)雜，容易對工程質(zhì)量造成影響?；谏鲜龇治鲞M(jìn)行對比得知，在本工程中以T 形連續(xù)梁的形式為宜[4]。

6.2 下部結(jié)構(gòu)選型設(shè)計

如果橋墩的數(shù)量過多，則會大幅度占據(jù)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田面積，同時也加大了橋墩部分的施工難度。對此，本文以山區(qū)實際情況為基本出發(fā)點，基于下述原則展開下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作：如果墩高H≤15m，當(dāng)所在區(qū)域存在河流但不存在凈空限制時，以20m 連續(xù)T 梁為宜；如果H值為15m～40m（含40m），此時宜采用30m 連續(xù)T 形橋梁；如果H＞45m，則需要使用40m 連續(xù)T 形橋梁。就本文所探討的工程而言，由于存在凈空限制，經(jīng)分析后確定為16m 預(yù)應(yīng)力窄幅空心板橋。

6.3 耐久性設(shè)計

全面提升橋梁的耐久性必須建立在合理結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)之上，對此做出了如下設(shè)計思考：均設(shè)置為梁式結(jié)構(gòu)，如果跨徑＞13m，則需要采取預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的形式，如果該值達(dá)到了20m，則以先簡支后連續(xù)的方式為宜，從而得到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)形式[5]。由于山區(qū)橋梁多為小半徑曲線形式，為了全面提升其抗扭性以及整體穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能避免拼裝結(jié)構(gòu)，諸如現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)形式的可行性則更高。材料質(zhì)量會對橋梁的耐久性造成直接影響，因此材料品控工作至關(guān)重要，無論是在主梁還是蓋梁等區(qū)域施工中，都需要使用到高品質(zhì)混凝土材料，同時混凝土應(yīng)具有足夠的密實性與抗?jié)B水平。還需要注重對環(huán)境因素的考慮，做好對沿線自然環(huán)境的分析工作，充分考慮到地下水所帶來的腐蝕性問題。

7 結(jié)語

綜上所述，由于山區(qū)高速公路工程具有較強的特殊性，在橋梁工程中設(shè)計工作尤為關(guān)鍵，工程人員要充分考慮到沿線的自然環(huán)境因素，所設(shè)計出的結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到與自然環(huán)境相適宜的原則，注重對橋梁各結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，加大力度進(jìn)行材料質(zhì)量控制，創(chuàng)設(shè)出高質(zhì)量的山區(qū)高速公路橋梁工程。