楊希堯 焦天涵

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司， 安徽 合肥 230088）

0 引言

隨著我國(guó)改革開(kāi)放事業(yè)的不斷深入，高速公路建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，為人們生產(chǎn)生活創(chuàng)造了極大便利。橋梁是高速公路中的重要構(gòu)成，特別是山區(qū)高速公路建設(shè)中橋梁是其中十分重要的一環(huán)。山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)中，為保障工程質(zhì)量，有效應(yīng)對(duì)山區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)地貌環(huán)境，必須要結(jié)合實(shí)際，切實(shí)開(kāi)展好公路橋梁設(shè)計(jì)工作，以為工程施工提供有力指導(dǎo)，保證山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)質(zhì)量、效益[1]。但是在現(xiàn)階段山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中，一些工作人員未能切實(shí)依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，不注重開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)勘察，使得設(shè)計(jì)方案缺乏科學(xué)合理性，難以為橋梁工程建設(shè)提供有力指導(dǎo)。因而，橋梁設(shè)計(jì)工作需要始終結(jié)合山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)需求，結(jié)合山區(qū)地理環(huán)境、氣候條件，以保證橋梁設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，為山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

1 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的必要性

公路是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，可推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展，隨著近年來(lái)我國(guó)對(duì)山區(qū)高速公路建設(shè)重視度的逐步提升，山區(qū)高速公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，相較于普通地區(qū)高速公路，由于山區(qū)地理環(huán)境較為復(fù)雜，這便為山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)加大的難度。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)立足于當(dāng)?shù)氐匦螌?shí)際，推進(jìn)設(shè)計(jì)工作。與此同時(shí)，因?yàn)樯絽^(qū)高速公路橋梁建設(shè)通常會(huì)涉及一些河流、隧道工程，因而設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，保障設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行，提升工程建設(shè)質(zhì)量。通過(guò)開(kāi)展好山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)工作，不僅可保障高速公路的安全有序運(yùn)行，還可滿(mǎn)足地方居民出行需求，進(jìn)一步促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展。綜上，加強(qiáng)山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)尤為必要。

2 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)原則

2.1 安全穩(wěn)定性原則

我國(guó)山區(qū)面積廣大，約占全國(guó)總面積的 2/3，地形復(fù)雜多樣，由此很大程度上加大了高速公路的建設(shè)難度。為促進(jìn)山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保設(shè)計(jì)工作符合實(shí)際環(huán)境要求。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前橋梁建設(shè)整體情況而言，相關(guān)部門(mén)應(yīng)進(jìn)一步提高對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的重視水平。如今，一些普通地區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)通常選取標(biāo)準(zhǔn)化程度高、技術(shù)完備、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)要求偏低的裝配式結(jié)構(gòu)，以此為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化施工創(chuàng)造有效便利[2]。而在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)中則應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，選取技術(shù)完備、協(xié)調(diào)性佳、受力明確以及結(jié)構(gòu)安全的橋型。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中可供選擇的結(jié)構(gòu)類(lèi)型眾多。一方面要使得橋梁安全可靠，另一方面還應(yīng)依托耐久性計(jì)算，保證橋梁主體構(gòu)造的科學(xué)合理性。另外，山區(qū)有著復(fù)雜的自然環(huán)境，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，不僅要有效考慮橋梁的基本荷載，還應(yīng)體現(xiàn)橋梁的風(fēng)荷載、雪荷載等特征。受山區(qū)地質(zhì)條件影響，山區(qū)高速公路在建設(shè)中，多采用高墩結(jié)構(gòu)，實(shí)際跨度相對(duì)較大。因而，為實(shí)現(xiàn)山區(qū)高速公路橋梁的有效應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)其安全穩(wěn)定性開(kāi)展全面分析，這也是山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要原則。

2.2 經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性原則

結(jié)合過(guò)往山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)而言，設(shè)計(jì)人員應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，這也是確保設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)要求相符的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。比如，應(yīng)優(yōu)化選擇路線方案、合理設(shè)置橋隧結(jié)構(gòu)物、有效必選橋隧設(shè)計(jì)方案等，在降低橋梁工程施工成本的基礎(chǔ)上，促進(jìn)工程項(xiàng)目創(chuàng)造更理想的經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)秉承因地制宜、就地取材原則，建立起橋梁功能與現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的緊密聯(lián)系，確定盡可能理想的橋梁結(jié)構(gòu)形式。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)開(kāi)展好當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境、人文條件等勘查工作，唯有如此方可使橋梁設(shè)計(jì)的實(shí)際價(jià)值得到充分呈現(xiàn)，切實(shí)做到因地制宜[3]。對(duì)于協(xié)調(diào)性原則的落實(shí)，實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)與周邊自然環(huán)境保持統(tǒng)一，盡量控制對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響，防止因橋梁建設(shè)對(duì)山體大填大挖，增強(qiáng)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性。比如，在橋梁方案制定及孔跨設(shè)置過(guò)程中，在保證橋梁結(jié)構(gòu)合理性的同時(shí)，還應(yīng)確保高跨比協(xié)調(diào)，在條件允許情況下盡可能選取經(jīng)濟(jì)跨徑，并確保景觀協(xié)調(diào)，布孔過(guò)程中保證跨徑的統(tǒng)一性或者變化的協(xié)調(diào)性。不論是橋梁總體規(guī)劃還是施工方案建立，均應(yīng)當(dāng)秉持“不破壞即為最大的保護(hù)”理念，將對(duì)地方環(huán)境的影響降至最低，實(shí)現(xiàn)與周?chē)h(huán)境的相協(xié)調(diào)。

2.3 橫坡及橋涵設(shè)計(jì)原則

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)面臨橫坡的問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)防止出現(xiàn)高填方路堤，并借助板路板橋形式增強(qiáng)橫向邊坡穩(wěn)定性。如果橋墩位置出現(xiàn)左右橫坡偏大情況，可遵循下述兩方面原則予以解決：一是將高側(cè)橋墩樁頂標(biāo)高予以相應(yīng)降低，防止低側(cè)樁基大量暴露，另外還應(yīng)開(kāi)展好高側(cè)樁基開(kāi)挖工作，防止破壞坡體穩(wěn)定性；二是選取高低墩，兩側(cè)樁頂標(biāo)高分別處在該地面線以下相應(yīng)深度，并將高側(cè)樁基處的樁頂系梁與低側(cè)橋墩相連接。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理采用以上兩種不同的解決方法。另外，在對(duì)上跨橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，橋下孔不僅要與當(dāng)前通行現(xiàn)狀相符，還應(yīng)為后續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有效便利。倘若面臨橋梁跨越V形溝谷情況，應(yīng)盡量不在溝谷中心設(shè)置橋墩，保證與當(dāng)?shù)氐匦翁卣飨鄥f(xié)調(diào)，一方面合理控制橋臺(tái)高度，另一方面選擇合理合適的跨徑布孔設(shè)計(jì)形態(tài)。

3 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

在山區(qū)高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，受施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜影響，往往不適宜建設(shè)大跨徑橋梁，與此同時(shí)，為了使得橋梁施工能夠正常進(jìn)行，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員會(huì)應(yīng)用常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)要求。需要注意的是，針對(duì)各式各樣的施工地形，應(yīng)選取不同針對(duì)的橋梁結(jié)構(gòu)，可選取的橋梁結(jié)構(gòu)主要包括有：一是橋面筒支或者先筒支后連接的方式。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，倘若單孔跨徑小于 20米，同時(shí)伴有軟基或者地質(zhì)不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)可引入筒支結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此提升橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；而倘若單孔跨徑在 20米以上，則應(yīng)引入先筒支后結(jié)構(gòu)連接的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。二是倘若橋梁墩高不足70米，設(shè)計(jì)實(shí)踐中可依然怒裝配式化T梁、小箱梁，對(duì)于橋梁中凈空受阻區(qū)域或者相對(duì)短區(qū)域，可選取空心板予以填充。在這過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用這些結(jié)構(gòu)材料，不僅可實(shí)現(xiàn)降低施工成本的效果，還可提升橋梁施工質(zhì)量、效率[4]。而對(duì)于跨徑為20米、25米、30米的可選用小箱梁、T梁?？鐝匠^(guò)40米小箱梁吊裝太重，可采用T梁的方式開(kāi)展處理。三是半徑小于250米的小半徑曲線橋、立交主線橋梁，可采用整體式持續(xù)閉合箱梁結(jié)構(gòu)或者持續(xù)板式結(jié)構(gòu)。另外，因?yàn)樯絽^(qū)高速公路橋梁存在有大量的平曲線段架橋，針對(duì)這一情況，將半徑250米作為分界線，半徑小于250米的選擇預(yù)制梁彎橋，半徑大于250米，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證墩臺(tái)布設(shè)的合理性。首先，針對(duì)半徑較長(zhǎng)、橋梁相對(duì)短的情況，可借助平行設(shè)置法開(kāi)展墩臺(tái)設(shè)計(jì)，有效控制橋梁上端預(yù)制梁跨徑，建立起預(yù)制梁相互間的平行關(guān)系。其次，對(duì)于墩臺(tái)徑向的設(shè)計(jì)實(shí)踐，應(yīng)保持其與路線垂直狀態(tài)，并依據(jù)曲線方向合理設(shè)計(jì)，保障橋梁施工有序進(jìn)行。

3.2 橋梁支座設(shè)計(jì)實(shí)踐

在山區(qū)高速公路橋梁支座設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有效認(rèn)識(shí)其重要性，確保橋梁支座可實(shí)現(xiàn)可靠的豎向承載能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)水平應(yīng)力的有效承載。為防止橋梁支座發(fā)生變形，對(duì)于多跨連續(xù)橋梁，設(shè)計(jì)人員可于中間橋墩部位設(shè)計(jì)固定支座，同時(shí)在橋臺(tái)設(shè)計(jì)縱向滑動(dòng)支座，確保橋梁變形可有效分布于橋梁跨內(nèi)。對(duì)于獨(dú)柱墩支座，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有效考慮橋梁傾覆情況，倘若為曲線橋梁中間墩，可對(duì)其予以橫向偏移處理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁運(yùn)行期間行車(chē)偏載應(yīng)力的有效抵御。另外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)開(kāi)展好橋臺(tái)設(shè)計(jì)工作，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中常用的橋臺(tái)形式包括有重力U形橋臺(tái)、肋板式橋臺(tái)以及樁柱式橋臺(tái)三種，其中尤以重力U形橋臺(tái)應(yīng)用效果最佳[5]。結(jié)合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)而言，重力U形橋臺(tái)應(yīng)控制在10米以?xún)?nèi)，以此便可有效滿(mǎn)足公路橋梁橋臺(tái)填土壓力需求。橋臺(tái)是公路與橋梁的銜接部位，為保障橋梁穩(wěn)定性，需要做好橋臺(tái)設(shè)計(jì)工作。所以，在設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路橋梁橋臺(tái)時(shí)期，設(shè)計(jì)人員應(yīng)開(kāi)展好下述幾方面工作：一是有效確立橋臺(tái)高度與橋梁上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在設(shè)計(jì)橋臺(tái)時(shí)要盡可能降低橋臺(tái)高度，使得高速公路上部結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度能夠盡可能延伸，為工程建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。二是為避免橋臺(tái)臺(tái)身出現(xiàn)裂縫的情況，可以使用換填片石混凝土施工技術(shù)來(lái)對(duì)基地進(jìn)行施工處理；如橋臺(tái)規(guī)模較大，則可以在外露在墻身部位設(shè)置相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，避免橋臺(tái)產(chǎn)生大面積裂縫。

3.3 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

由于山區(qū)地形地貌多變，倘若設(shè)計(jì)過(guò)多的橋墩，將會(huì)占用較大面積的農(nóng)田，倘若設(shè)計(jì)過(guò)高的橋墩，則會(huì)加大施工難度?，F(xiàn)階段，常規(guī)橋墩下部結(jié)構(gòu)主要包括有重力式墩、柱式墩、空心墩、薄壁墩等形式，其中，重力式墩結(jié)構(gòu)一般利用自身重力來(lái)協(xié)調(diào)外力，提升主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但不適用于地基基礎(chǔ)相對(duì)差的地區(qū)；柱式墩等結(jié)構(gòu)施工便捷，外觀質(zhì)量可控，同時(shí)具備可靠的過(guò)水性，適用于一系列地質(zhì)條件。其他形式應(yīng)結(jié)合具體墩高及外觀要求進(jìn)行選擇。另外，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中需要高度重視耐久性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)全面考慮一系列影響因素，諸如考慮車(chē)輛荷載、風(fēng)雨等因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響，從橋梁結(jié)構(gòu)耐久性角度著手開(kāi)展設(shè)計(jì)，進(jìn)而切實(shí)保障橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體質(zhì)量，增強(qiáng)橋梁安全穩(wěn)定性。因?yàn)樯絽^(qū)橋梁主要為小半徑曲線形式，為了增強(qiáng)橋梁的抗扭性、穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免拼裝結(jié)構(gòu)，而可采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)形式等[6]。同時(shí)，橋梁耐久性受施工材料質(zhì)量很大程度影響，所以必須要開(kāi)展好材料控制工作，不管是在主梁還是在蓋梁等區(qū)域施工過(guò)程中，均應(yīng)選取質(zhì)量有保障的混凝土材料。除此之外，還應(yīng)有效考慮環(huán)境因素，開(kāi)展好對(duì)周?chē)匀画h(huán)境的分析工作，切實(shí)考慮地下水可能造成的腐蝕性問(wèn)題等。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，因?yàn)樯絽^(qū)高速公路橋梁建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，在橋梁工程中設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要，相關(guān)人員應(yīng)考慮方方面面內(nèi)容，開(kāi)展好現(xiàn)場(chǎng)勘察分析工作，從上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支座設(shè)計(jì)、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面著手，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)科學(xué)合理的方案，保障橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，從而改善高速公路的實(shí)用性，保證交通運(yùn)輸行業(yè)的健康發(fā)展。