山区高速公路常规桥梁设计要点研究

总410期2016年第32期（11月 中）桥梁与隧道工程山区高速公路常规桥梁设计要点研究蒋骧1，罗小春2（1.南昌市公路管理局南昌分局，江西 南昌 330000；2.南昌市公路勘察设计院，江西 南昌 330000）摘要：首先对山区高速公路常规桥梁设计原则进行分析，重点探讨了桥梁上部与下部结构设计中需要注意的问题，结论证实，设计环节直接影响到山区公路的综合性能，因此，桥梁工程师必须以实际状况进行有效设定。关键词：山区；高速公路；常规；桥梁设计中图分类号：U442 文献标识码：B1.1 安全稳定桥梁结构不论在强度、稳定性乃至持久性方面均需具备充足的安全性。因为山区地形在地质环境以及气象环境方面均较为繁琐，桥梁结构除却考量常规荷载之外，还需考量山区恶劣气候对桥梁的影响。地形变化过大的路段，山区公路桥梁设计不但需建立高墩大跨结构，还需具有诸多相同桥或相同桥梁差异过大的状况，所以，桥梁总体刚度分配以及构件稳定性分析均成为山区高速公路在桥梁设计方面不可欠缺的方面。1.2 持久适用山区高速公路桥梁的设计需要通过全寿命周期成本概念进行，桥梁设计应当以长远目标进行考量。山区高速公路桥梁需要考虑到不同地理气候环境对桥梁持久性方面的影响，不论是选择材料、保护层的厚度、防水等方面均应当符合持久性的标准。尤其需要加强结构体系设计。1.3 经济合理图1：我国各类地形所占比例示意图0 引言我国山区面积为663.6万平方公里，占据了我国国土总面积的69.1%，如图1、图2所示。在我国除却台湾、香港、澳门、上海市之外的30个省区中，山区人口约为6.74亿，占据了我国总人口的55.7%。山区大多为东北、西北、西南以及东南等地。在我国经济的发展下，尤其在西部大开发的战略执行下，我国高速公路建设也从东部向西部、平原向山区推动。由于山区高速公路在地质、地形等方面较为繁琐，桥梁工程则变得更加关键。山区高速公路在桥梁设计中不仅应考量到技术的可行性，而且还需要考量桥梁的经济性。所以桥梁设计应依照因地制宜、就地取材以及便于施工等原则，依照工程所在地的地理因素进行技术经济的论证，挑选造价和养护费用最为合理的桥型，尽可能使用预制安装的标准进行建造，以便有利于施工管理，节省工程造价，获得较好的经济效益。1.4 便于施工养护山岭地区地形险峻，为施工场地的设置带来较大的困难，尤其对于大型施工机具方面的使用更加不利。由图2：我国各级海拔高度所占比例示意图于运输环境恶劣，大跨径预制构件在山区桥梁的设计环节则会具有诸多阻碍。桥梁设计需要对施工便利、养护维修、费用等环节给予考量。对于施工、养护、节约造价等环节而言，常规桥梁使用的中小跨径预制构件则成为了山区高速公路桥梁设计的首要选择。不可使用标准跨径结构的桥梁以及互通式弯曲半径过小的匝道桥梁，可以通过钢筋混凝土现浇结构以及预应力混凝土现浇结1 山区高速公路常规桥梁设计原则山区公路桥梁较大程度取决于所在地的地理因素，由于山区地势险要，较易发生滑坡或坍塌事件，如果遇到水灾还会容易冲毁，从而需要以桥梁设计原则为依据。收稿日期：2016-07-23作者简介：蒋骧，男，研究方向为公路与桥梁建设、管理与养护。94

构的桥梁[1]。1.5 环境保护与可持续发展山区高速公路桥梁设计还应当对环境保护以及可持续发展方面进行考量，只有从各个角度全面考虑，尽可能不对环境造成损坏，才可以将损失降到最低，以此实现可持续发展。2 上部结构设计2.1 结构形式的抉择山区高速公路桥梁虽然较为普遍，可是大跨径特殊桥梁并不多见，由于运输环境和预制场地的限制，需要尽可能采用施工便利、造价合理的常规结构。⑴山区高速公路常规桥梁大多可以通过桥面简支和先简支后结构连续的方式进行。对单孔跨径在20m及以下的中小桥梁而言，地质差异过大或软土地基中需使用连续桥面简支结构，单孔跨径20m以上的桥梁可以运用先简支后持续的构造。⑵对墩高低于70m的常规桥梁而言，需要尽可能运用装配式T梁以及小箱梁构造，空心板大多用在桥梁较短、净空受阻之中。装配式构造的T梁、小箱梁乃至空心板，具有造价低、施工便利的特征，较易达成标准化、工厂化的生产。跨径为20m以下的可以使用空心板。跨径在20、25、30m的可以采用T梁或小箱梁。40m跨径的小箱梁吊装过重，可以采取T梁的方式进行。尽可能不使用跨径为45m、50m的T梁或小箱梁[2]。⑶半径低于250m的小半径曲线桥和立交区分合流处桥梁应当通过抗扭能力过高的整体式持续闭合箱梁或持续板式构造。⑷相同施工段中的桥梁构造方式需确保相同。跨径相同的桥梁结构形式需要尽可能相同，立交区主线桥梁，在不被平纵面线形乃至净空阻碍时，需要先使用主线相同的结构方式。2.2 曲线桥梁设计山区高速公路大多在平曲线段架桥，在桥梁平曲线半径超出250m时，通常可使用预制梁弯桥直做的方法，不但设计简便，还有利于施工。2.2.1 墩台平行设置在曲线半径过大、桥梁过短时，可以使用墩台、梁板平行设定的方法。这一方法令桥梁上端的预制梁均能够呈现出标准跨径并互相平行的状态，所有墩台和路线的交角均不相同，几何和下端设计十分繁琐。2.2.2 墩台径向设置所有墩台均垂直于路线，并依照曲线方向进行设定，桥梁上端的预制梁通过径向设定，所有孔的片梁长度各有不同，其优势则为下端结构规格相同，有利于设计和施工。不论运用墩台平行设置还是径向设置，均应当把边交通世界TranspoWorld梁外侧的翼缘板依照曲线进行设定。3 下端结构设计3.1 桥墩因为山区地形繁琐，较易导致桥墩失稳，所以选择桥墩时必须更加注意。通常桥墩高度低于25m时需要使用双柱式。在桥墩高度为25～45m时需要挑选单独的桥墩。在桥墩高度为45～75m时需要选择空心薄壁墩。对于山区而言，通常使用柱式墩，因为此类桥墩结构简便、受力强、有利于施工。当地形过陡时，会加大工程量，而且还需设定承台以便连接桩基。在柱式墩不利于施工时需要通过独柱墩的形式，此类桥墩可以在地形险要中使用，以降低工程量，还适合用在沟壑、河流等地。可是一旦桥墩高度的差距较大，则会形成受力不均的状况。3.2 桥台由于山区地形十分特殊，桥台大多选取桩柱式、重力式、肋板等桥台，而最为普遍的则为重力式桥台。重力式桥台的高度是10m，为了符合山区的地形，可以适时设定纵横向台阶。桩柱式台的高度大多为5m左右，不可超出12m，在遭遇尤为险峻的地形时，则需融合重力式桥台进行综合施工。肋板台大多会设定过渡段，过渡段应当填充透水性材质且将其压实，再在上端铺设格栅，从而有利于排水[3]。3.3 依照当地地理特点，灵活抉择基础类别当地形较为理想时，需要扩大基础。在地形险峻时，为了有利于施工，需要选择桩基础。在选择的过程中，还需要考量基础扩散角和有效桩长的环节，这一状况大多常见于斜坡中。在山区中，桥梁桩大多使用摩擦桩，而施工方法则为钻孔桩。4 结语桥梁对于山区公路而言尤为关键，设计环节直接影响到山区公路的综合性能，因此，桥梁工程师必须根据实际状况进行有效设定。所有桥的状况都各有不同，均需依照现场实情进行设计，由于桥梁设计标准过高，必须确保桥梁设计技术稳定、持久、先进、合理。参考文献：[1] 汪权.高速公路常规桥梁设计方案探讨[J].城市道桥与防洪，2014（8）：122-124.[2] 黄皓.浅谈山区公路常规桥梁设计[J].中国高新技术企业，2012（18）：78-79.[3] 卢昌明.山区高速公路常规桥梁设计要点分析[J].山东交通科技，2011（2）：42-52.（编辑：蔡海霄）95