探讨山区公路桥梁设计应该注意的问题

蔡昌明

(威宁县交通建设工程质量和安全监督站)

1 山区公路桥梁的跨径设计

1.1 山区公路的特点

山区公路地形复杂，地面高差大，如连续的V 形沟，路线横断面落差大，有的在24.5 m 路基范围内可达到20 m 以上的高差;路线受地形及构造物限制较多，因此平面线型往往采用较多的小半径弯道;路线纵坡大，多数时候采取了规范的最大临界值;地质影响大，主要表现在覆盖层厚、滑坡、不稳定地层、塌方、溶洞等方面，从近年已建成或在建的公路来看，地质条件已成为公路选线的首要考虑因素。

1.2 桥梁跨径设计应该考虑的因素

(1)满足通航要求。首先应考虑把较大跨径的通航孔布置在稳定的主河槽位置，对于变迁性河流，还需要多设置几个通航孔。(2)避开复杂的地质和地形区段。在水深流急的河槽段或河中存在局部不良地质段，可通过加大跨径，使桥基位置尽量避开这些地带，对于跨越深沟的桥梁可采用大跨径，以减少中间的高桥墩。(3)结构受力合理。对于连续梁和连续刚构，务使各桥孔的跨径具有合适的比例，达到边跨与中跨跨中的最大弯矩内力接近相等。(4)经济和工期上的比较。究竟选用多大的跨径需要结合当地的施工能力，从经济和工期上进行权衡后确定。(5)美观上的要求，位于城市中及城市边缘的桥梁，从与城区周围环境相协调的角度出发进行合理的布孔。

2 山区公路桥梁的上部结构形式

由于山区桥梁多为中、小跨径，大跨径桥梁所占的比例较小，因此这里着重讨论标准化、装配式的上部构造。山区大、中桥梁可采用20 m、25 m、30 m、40 m 等标准跨径，根据梁的受力特点及以往山区公路桥梁设计的经验，可采用空心板、小箱梁、T梁等结构形式。空心板建筑高度最小，适用于有净空要求的桥位，如跨路等，造价也比其他两种结构形式低，但空心板跨越能力低，一般用于中小跨径，根据以往的工程实例，30 m 的空心板出现较多裂缝的情况相当多，故空心板一般用于20 m 及20 m以下的跨径。25 m、30 m、40 m 跨径的桥梁宜采用T 梁及小箱梁的结构形式，两种结构形式横向均采用湿接缝连接，小箱梁梁体刚度大，抗扭性好，T 梁结构简单，施工方便，同时由于山区桥梁多数处于超高的平曲线上，采用T 梁还可有效地防止采用空心板和小箱梁时出现的支座受力不均，支座脱空，不易调平的情况。结构形式的选择应具体问题具体分析，不可单一地认为哪种形式不好，应综合考虑。

为改善行车条件，上部结构通常做成桥面连续或结构连续的形式，桥面连续时梁体仍然处于简支状态，这样整个上部在竖向为简支结构，在水平方向具有一定的连续性;结构连续则是整个上部构造在结构体系上是连续的，从而比桥面连续有更好的行车舒适性和耐用性，但经济指标较高。桥面连续与结构连续两种形式均具有伸缩缝少、行车舒适、结构简单、易于施工等特点，在当前的高速公路建设中运用较多，从受力、美观、耐用、经济等方面来综合考虑，小跨径如20 m空心板宜采用桥面连续，T 梁、小箱梁宜采用结构连续。

山区桥梁多处于弯道上，处理好上部构造与平面曲线半径的关系就尤为重要，一句话来说就是上部梁体板块布置要包络路线平曲线，处理方式多种多样，常用的方法有加宽板块、外移护栏、改变梁体翼缘宽度等方法，可视实际情况采用不同的方法处理。

3 山区公路桥梁下部桥墩设计

由于地形复杂，桥梁下部墩台的设计具有多样化的特点，总的来说要服从适用、安全、经济、美观的原则。通常在墩高小于40 m 时采用柱式桥墩接桩基础，桥墩可做成圆柱或方柱，圆柱施工方便，施工质量好控制，方墩施工相对圆墩来说较麻烦，但墩身刚度大，受力优于圆墩。在墩高大于40 m 的时候一般可采用实心矩形桥墩或空心薄壁桥墩，在顺桥向方向墩身按1∶70(80)放坡，可保证桥墩的稳定性。桥墩的形式应根据实际地形及上部构造的需要来选用。

圆柱式墩一般情况下多做成半幅双柱的形式，适用于墩高不是很大的情况，空心薄壁墩主要用于墩高断面陡的地形，可直接采用方桩或接承台加桩基两种方式，独柱墩和小间距墩则是跨越河流的理想方案，可有效地减少对河道的影响，同时独柱墩和小间距墩也多用于横坡较陡，半挖半填的地段，采用这两种形式可有效地减少挖方，比如在做河床较低的顺河桥时可优先考虑这两种形式。

4 山区公路桥梁下部桥台设计

山区桥梁的桥台在结构形式上通常有U 形重力式桥台、肋板式桥台以及桩柱式桥台，其中重力式桥台运用得最为广泛，由于自身的受力特点，重力式桥台不宜做得太高，一般10 m 左右即可，太高则台身稳定性削弱，对地基承载力的要求也提高，为了减少挖方及结构本身的圬工数量，可将重力式桥台的台身、基础做成合理的阶梯状。当承载力达不到重力式桥台的基底承载力要求，而桥台位置填土高度大于10 m 时采用肋板式桥台是一种理想的选择。在桥台进入挖方时，为避免大面积开挖，可设置柱式桥台，但当桥梁相邻联长太大的时候，不宜采用柱式桥台。需要注意的是山区桥梁纵向地面线过陡，往往设置不了锥坡，此时肋板式桥台和柱式桥台就受锥坡的限制无法采用，这种情况下可采用重力式桥台接桩基的形式来适应地形、地质的需要。

5 山区公路桥梁下部墩台基础设计

山区公路地质复杂，在路线方案比选的时候常常受地质影响较大，多数时候采用的是“地质选线”。对于山区桥梁，其下部基础设计也基本上是由桥位地质来控制，影响较大的几个方面有滑坡、溶洞、覆盖层厚、地基承载力不够等。山区桥梁的基础主要是采用桩基础和扩大基础，在覆盖层薄，地基承载力足够的情况下可采用明挖扩大基础，如重力式桥台，在覆盖层厚的情况下宜采用桩基础，并根据实际情况选用嵌岩桩或摩擦桩。从山区桥梁的施工方面考虑，由于大型机械运输不便、作业面难以寻找，因此可考虑做人工挖孔桩，但需要注意水下基础和深基础不宜采用人工挖孔桩，应考虑钻孔桩。对于滑坡地带应结合地质仔细分析，从桥梁的安全和稳定出发，找出可行的处理方案和施工手段，如人工反压、设置抗滑桩等。

6 山区桥梁的美观设计

山区高速公路桥梁的设计与施工在很多地方都有别于平原地区，在建筑美观的要求上不如平原地区、沿海一带，但并不是说山区桥梁设计就可以不考虑美观上的要求，相反，本着发展的思路，现在是山区的地方，在将来开发后也许就位于城市中心或城市的边缘，因此，山区桥梁的设计也要考虑美观上的要求，以便于适应将来的山区开发和城市发展，这就要求设计人员在设计当中要紧密结合当地的各种路网规划和周围城市发展情况，合理地在桥梁美观上进行考虑。

［1］尹智育.山区高速公路桥梁设计的问题研究［J］.科技创新导报，2011，(7).

［2］赵逵.桥梁设计中的安全性和耐久性研究［J］.中国新技术新产品，2011，(4).