浅谈山区高速公路桥梁设计方案检测探索

汤伟平 汤伟峰

【摘要】结合山区高速公路特点，浅谈山区桥梁设计中跨径选择原则，墩、台、基和结构体系宜采用的形式以及桥梁和路基之间的关系。

【关键词】山区高速公路；标准跨径；桥墩；桥台；路基

1、山区高速公路的主要特点

山区高速公路的主要特点是地形地质复杂。地形复杂，表现为地面高差大，变化频繁，横坡陡；地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖等不良地质。受此影响，路线布设时平纵横三个方面都受到约束，一般就是平曲线多，平面半径小，纵坡大，桥梁比例高，横坡陡，半边桥和高挡墙多。山区高速公路桥梁也相应具有上述特点，弯坡桥多，高墩大跨多，墩台形式多，设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。

2、桥梁与路基的关系

2.1 桥梁跨越方案与高填方路基方案的比较

山区高速公路桥梁很多不受水文控制而只受地形控制，因不宜采用路基方案而设置为高架桥，路桥设置界限问题，一直是难以把握的关键问题，也是影响公路造价的问题。路基规范强调，“路基中心填方高度超过20m时，宜和桥梁做方案比选。”，项目实际运作中，往往由于工期紧，或认为桥梁跨越方案安全省事，就直接考虑桥梁方案。实际上，对于地质情况较好，虽然填方中心高度为30m，但收敛较快的V型峡谷，且桥隧相连地段，为消化隧道废方，考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济，因为这样的地形架桥，场地局促，难度大，横纵坡陡，极易引发边坡不稳；而对于宽而平缓地段，虽然填方高度只是20m左右，但如果需跨标段借方，且运距远，填方基底还需花大量资金处理的路段，反而考虑桥梁方案可能更安全更经济。所以山区高速公路路桥界限，不能一概而论，对于填土高度超过20m的路段，应根据地形、地质、前后构造物、前后路段的废方量、工程造价等进行综合比选后决定是否设置桥梁。

2.2 半边桥与挡墙的关系

山区高速公路地形横坡陡峭，虽然可以通过设计为左右幅路基不一样高的错台路基来处理，但有时由于左右幅路基横向交通要求，需要设置转向车道，错台式路基方案不易实现，这时就不可避免地会出现半边桥。如乐宜高速K122+579独田坡上二号大桥采用左7孔，右4孔的先简支后连续的错孔桥，错位桥台之间在路基中线设挡土墙连接。

3、桥梁上部构造设计

山区高速公路，桥梁所占比重大，但一般来讲，大跨径桥梁方案毕竟是少数，绝大部分还是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。大跨径桥梁一般是控制因素不同，方案也各不相同，具有较强的个性特征，而标准跨径桥则更多的是具有共性特征，山区高速公路桥梁常用标准化、装配化跨径有16、20、25、30、40、50m，横断面形式有空心板、T梁、小箱梁等。对于跨径小于30m的，有空心板、小箱梁、T梁等三种结构可以选择，对于40、50 m跨径，根据梁的受力特点，宜采用T梁。30m以下，同一种跨径，小箱梁是介于空心板和T梁之间的一种横断面形式。20米跨径时，T梁较为经济。30m跨径以下，三种横断面比较，基本也是上述规律。当然，这是山区的情况，平原地区则另当别论。山区高速公路平面半径较小，超高缓和路段不可避免会出现在桥上，如果选用空心板和小箱梁，架梁时一片梁四个支点不易调平，易造成支座脱空，受力不均匀的情况，所以山区高速公路桥梁标准横断面宜优先采用T梁。对于50m跨径T梁，在小半径平曲线上，由于内外梁梁长差较大，跨中矢高较大，对路线的适应性要差一些。另外山区高速公路，交通运输、场地预制条件均较差，大型机具进入困难，50mT梁单片重150多吨，架设设备要求较高，运输及安装过程中变形不易控制，因此一般情况下不选用50m跨径T梁，所以山区高速公路桥梁，宜采用的常用标准跨径为20、25、30、40m。

4、桥梁下部构造设计

4.1 桥墩

高度较矮的桥墩（h<40m）多采用柱式墩，Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圆柱和方柱。圆柱施工中外观质量易控制，且与桩基衔接方便，平原地区用的较多。但从美观上来说，方柱有棱有角，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性，较美观。从受力上看，截面积相等的方柱和圆柱，方柱抗弯刚度大于圆柱，受力优于圆柱，当体系为连续刚构时，方柱可以方便地通过调整两个方向的尺寸来调整墩柱的刚度，从而达到调整墩柱受力的目的。圆柱为各向同性，调整起来效果差一些。方柱的缺点是墩柱与桩基之间需通过桩帽连接，增加了工程数量，并且山区桥梁地面横坡都较陡，增加柱帽构造还会增加挖方工程量，引起边坡不稳，设计中应根据地形、上构结构形式、墩高综合考虑选用方柱或是圆柱。Y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，美观性较好，但施工稍显复杂。墩高较矮时，其施工既复杂又不美观所以少采用。当墩高较高时Y型薄壁墩施工只需一套模板，只需搭一个支架，对于地面横坡较陡，搭支架困难，模板需求量大的山區桥梁，Y型薄壁墩具有显著的优势。从预算定额中也可以看出，同高度的柱式墩与Y型薄壁墩相比，Y型薄壁墩的基价低。另外采用双柱墩时，由于地面横坡较陡，两个墩柱高度经常相差较大，由于线刚度EI/L差距大，导致一个墩两个墩柱受力差异较大，采用Y型薄壁墩，只一个墩柱，就避免了上述缺陷。也有人认为，上部的Y型承托节约材料并不多，却施工麻烦，宜设计为实体，权衡施工进度和质量、安全和节省材料及美观之间的关系，也未尝不可。

4.2 桥台

山区高速公路桥梁桥台一般采用重力式U型台、肋板台、桩柱式台。其中以重力式U台最常用，根据《墩台与基础》规定，U台适应的填土范围为4—10m，所以U台的高度最好以10m控制。山区桥梁U台一个显著特征就是横向，纵向横坡陡，为了适应地形，减小开挖，节约圬工方量，U台设计时必须根据地形合理分台阶。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填土高度较高时不宜使用，一般台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在150米以内。埋置式肋板台适应范围广一些，但也不宜太高，不宜超过12m。山区高速公路桥梁纵向地形陡峭，往往不能设置锥坡，这时采用桩柱式或肋板台会受到较大限制。当地质情况较差时，常常会出现U台下设置桩基的情况。

5、结束语

以上只是本人结合设计、施工中遇到的实际问题，提出一些解决方法。山区高速公路桥梁设计还有很多区别于平原桥梁的地方，也更有很多方面需要大家共同探讨。

参考文献：

[1]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

[3]杨玉衡.桥梁工程施工案例[M].中国建筑工业出版社

[4]胥灿辉.浅谈山区高速公路工程可行性研究阶段的选线[J].新西部.2007