曾霽

（中大工程設計有限公司，西安710119）

1 引言

近些年，我國公路橋梁建設發(fā)展迅速，東部平原地區(qū)的路橋建設體量大、難度小，路網(wǎng)成型迅速，因此我國東部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展也十分迅速。相反，在西北和西南等多山地的地區(qū)，山區(qū)由于其地形的復雜性、山體高程的不連續(xù)性，路橋建設難度大，山區(qū)橋梁分布呈現(xiàn)“中小跨、零散、不均”的特點，路網(wǎng)成型緩慢，由此導致的是該部分地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展速度明顯不及交通發(fā)達的東部地區(qū)。因此，這類山區(qū)公路中小跨橋梁的設計將是山區(qū)路橋建設中的一大重點與難點。本文將從山區(qū)公路橋梁特點出發(fā)，并針對中小跨橋梁設計問題進行分析，并提出一些解決建議與方案。

2 山區(qū)公路橋梁特點分析

由于山區(qū)地形的復雜性，山區(qū)公路橋梁與平原地區(qū)的公路橋梁以及城市道路、立交橋在線形、結(jié)構(gòu)、施工等方面都有很大的不同。山區(qū)公路橋梁的特點主要包括以下5 點。

1）需要適應復雜的地形、地質(zhì)和水文情況。在山路建設中，一方面由于山地存在多種不同的地質(zhì)構(gòu)造，巖溶、塌方、滑坡等地質(zhì)災害頻發(fā)，設計者與施工者要面對陡峭的地形、較高的地表高差等問題；另一方面由于山區(qū)水系多且雜，暴雨、洪水、泥石流等地質(zhì)災害頻發(fā)，因此還要面對山澗侵蝕、雨季防洪、地質(zhì)災害等問題。

2）需要采用高墩結(jié)構(gòu)形式。為了適應高差巨大的地形條件，中小跨度橋梁需要采用高墩結(jié)構(gòu)類型。高墩結(jié)構(gòu)的特點在于施工過程中突出的穩(wěn)定性，但高墩結(jié)構(gòu)的柔性較大，受施工期間的橫風影響大，且地震對高墩橋的影響也更為顯著，此時墩柱存在過大的側(cè)向位移變形，導致上部結(jié)構(gòu)落梁和墩柱本身的強度受損【1】。

3）橋梁數(shù)量與長度占比大。由于山區(qū)高低起伏的地形和復雜多變的地貌，山區(qū)公路的建設一般由平面半徑小的平曲線和半橋以及高檔墻組成。若是在高程起伏大的區(qū)域，橋梁數(shù)量與長度都較多，最多甚至可以占據(jù)總路線80%的長度。

4）橋梁分布零散、間斷，路橋頻繁交錯相接。由于山體高程的不連續(xù)性，地形障礙的分布是間斷的，故需采用中小跨的橋梁結(jié)構(gòu)形式，橋梁間斷分布，不利于橋梁的施工管養(yǎng)。這就要求山區(qū)橋梁在設計時，應該在保證安全性的同時更注重材料與結(jié)構(gòu)的耐久性，保證橋梁使用壽命并減少病害發(fā)生概率，否則大量分散的中小跨橋梁若出現(xiàn)病害，將會給后期的管養(yǎng)帶來很大的困難。

5）施工工藝受限，難度提高。山區(qū)由于地形條件復雜，使得原材料的運輸、混凝土的現(xiàn)場澆筑變得困難，既不能在橋梁底部進行支架施工，也不能采用預制手段通過運輸方式進行施工。

3 山區(qū)中小跨橋梁設計問題分析

3.1 承載能力接近極限值

一方面，山區(qū)公路中小跨橋梁的高墩柱具有橫截面面積相對較小、重心高、墩身長且柔度大、對施工精度要求高等特點，在如此苛刻的條件下，設計人員往往會將設計標準不斷下調(diào)，導致承載能力處在相關(guān)設計規(guī)范極限值的邊緣。在這樣的情況下，如果在施工過程中存在一定程度的疏忽，如材料的缺漏、質(zhì)量不達標等，將造成嚴重的后果【2】。

3.2 耐久性無法得到保障

由于近年來各國橋梁坍塌的事件層出不窮，其中大量中小跨徑橋梁的使用性能都在呈下降的趨勢，部分橋梁的耐久性受到了質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。

影響橋梁耐久性最關(guān)鍵的問題一方面在于對橋梁定期妥善的管理、養(yǎng)護、檢測沒有到位，由于中小跨橋梁數(shù)量多、分散的特點，十分不利于后期的運營，這就對設計提出了更高的要求。因此，設計人員更要著眼于從材料和結(jié)構(gòu)的角度去提高橋梁的耐久性，而非寄希望于后期的管養(yǎng)運營。另一方面在于該領(lǐng)域的科技創(chuàng)新水平還沒有完善提高，科研人員與設計人員之間存在“學術(shù)界”與“工業(yè)界”一定的脫軌現(xiàn)象。如何將學術(shù)科研成果有效地轉(zhuǎn)化為可直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益的工業(yè)成果，從根本上使中小跨橋梁耐久性提升一個檔次，是現(xiàn)在業(yè)界人員需要共同思考和努力的方向。

3.3 設計理念與方法落后

中小跨橋梁的設計方案在最終敲定之前，需要關(guān)注橋梁的經(jīng)濟性、耐久性、實用性等，充分考慮各部分連接點的合理性。然而我國處在基礎(chǔ)設施高速發(fā)展的階段，設計與施工都追求高效率而部分忽視了對質(zhì)量的高追求，并且現(xiàn)如今相關(guān)的橋梁設計軟件很多且功能越來越強大，將造成設計人員的設計理念與方法落后【3】。

一方面，很多時候設計人員為盡快完成任務，過度依賴設計軟件與系統(tǒng)，而不根據(jù)工程與現(xiàn)場環(huán)境進行具體的細節(jié)推敲。設計人員在設計時僅僅只是關(guān)注橋梁設計要滿足計算的標準，而忽略了整個建造過程中橋梁的具體位置和在建造材料。另一方面，設計人員缺乏自主創(chuàng)新意識，為追求效率而簡單套用以往流傳下來的標準圖。如果橋梁設計人員在設計中一味地照搬、復制以往的經(jīng)驗，而不帶有自己對于該位置橋梁的思考與理念，那么山區(qū)中小跨橋梁將會變得不適應特殊地形、構(gòu)造千篇一律的問題。因此，設計人員仍然需要秉持創(chuàng)新的精神，將自己的思想融入設計方案與工程實際中去。

4 山區(qū)中小跨橋梁設計要點分析

4.1 設計應充分考慮施工可行性

有些設計在設計層面上看似毫無問題，但在山區(qū)這樣復雜惡劣的地理條件下，往往會出現(xiàn)施工可操作性低、施工質(zhì)量難以保證的情況，如空心板鉸縫，存在的施工空間小、操作難度高的問題，如圖1 所示。設計人員應正視這一類問題，充分考慮現(xiàn)階段施工人員隊伍的素質(zhì)、施工工藝水平和人員調(diào)度管理水平，做到能夠以一位施工人員的視角去做設計，這樣的設計才是有效的、符合實際需求的。

圖1 山區(qū)中小跨橋梁施工

4.2 采用高耐久性結(jié)構(gòu)設計方案

設計人員在進行中小跨橋梁初步設計時，應全方位、多角度考察各種自然條件與車輛荷載對橋梁結(jié)構(gòu)與材料造成的影響，綜合考慮各方面的限制與要求，宜在可行的幾個方案中采用耐久性更高的設計方案。同時，其在進行設計時，要選取使用抗腐蝕、耐久的材料，并且要不斷優(yōu)化橋體設計構(gòu)造，注重細節(jié)的完善，盡量降低后期維護的成本，保障橋梁能夠無障礙使用。

4.3 樹立自主創(chuàng)新設計的意識

在現(xiàn)如今基礎(chǔ)設施建設飛速發(fā)展的時代，人們似乎都習慣了千篇一律的房屋住宅、千篇一律的道路橋梁，而忽視了這些基礎(chǔ)設施作為建筑物、構(gòu)造物，它們本身也具有人文屬性與藝術(shù)屬性。設計的過程實則為一個將理念具象化的創(chuàng)造過程，這個理念包含了傳統(tǒng)意義上的工程技術(shù)理念，即從力學角度上保證結(jié)構(gòu)物的安全性；同時還包含著人文理念與藝術(shù)理念，這意味著設計人員至少應該在設計標準圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際工程的地理環(huán)境以及橋梁預期的定位，來有針對性地進行設計與改良，將自己的設計思想與理念融入工程設計實體中。

5 結(jié)語

山區(qū)公路中小跨橋梁在設計時通常會涉及承載能力接近極限值、耐久性無法得到保障、設計理念與方法落后等問題，這是山區(qū)特殊的地理環(huán)境以及國內(nèi)如今的基礎(chǔ)設施建設環(huán)境所導致的。因此，設計人員在設計時應充分考慮施工可行性，采用高耐久性結(jié)構(gòu)設計方案，樹立自主創(chuàng)新設計的意識，不斷提高山區(qū)公路中小跨橋梁設計的質(zhì)量。