桥梁设计在中小河流治理工程中的应用

张秀梅，隋高阳，邱华

桥梁设计在中小河流治理工程中的应用

张秀梅1，隋高阳2，邱华1

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南250014；2.山东水利兴水科技有限公司，山东济南250014）

针对中小河流治理工程中生产桥在设计中经常遇到的问题，从荷载等级、防洪标准、桥面宽度、结构形式、细部构造的确定等方面进行了阐述，并呼吁对这类桥梁加强后期管养工作。

荷载等级；防洪标准；桥面净宽；结构形式

在中小河流治理工程中，跨河桥梁工程占有较大的比重，而且桥梁工程的建设与河道工程管理与百姓的生产生活息息相关，受到各级管理部门的高度重视。通过近几年参与工程实践，笔者对中小河流治理工程中的桥梁工程设计进行了分析归纳，总结出几点体会。

1 桥梁工程设计常见问题及建议

1.1 荷载等级的确定

在桥梁工程设计中，首先要明确桥梁连接道路的等级，根据道路等级、交通量大小和重型车辆多少确定采用的荷载等级。中小河流治理工程中的桥梁多为满足农业生产用的生产桥，两侧连接道路有的能达到四级公路标准，有的根本达不到四级公路标准，但笔者仍建议荷载等级采用公路Ⅱ级汽车荷载，不做折减，原因如下：

1）目前山东省的经济发展快，村村通公路基本遍布全省，路网完善，农村车辆增长迅速。

2）现在农村耕地正在开展流转模式，大面积种植各类农作物，机械化水平高，对田间道路上的桥梁要求相对提高。

3）按设计的全寿命周期考虑，中小桥主体结构的设计使用年限至少30年，基础设施建成后承载能力就确定了，应避免劳民伤财。

4）从工程造价方面考虑，同等的地质条件，公路Ⅱ级汽车荷载和公路Ⅱ级汽车荷载折减0.7倍，笔者计算过，前者比后者投资高出约15%，但若结合全寿命周期设计，采用公路Ⅱ级汽车荷载一次性投资略高，却更经济合理。

1.2 防洪标准的确定

按照《公路桥涵设计通用规范》，中小河流治理工程中，其治理标准一般为10年一遇防洪标准或者20年一遇防洪标准，很少能达到25年一遇防洪标准，因此如何确定跨河桥梁的设计洪水标准值得商榷，笔者认为这类跨河桥梁的洪水标准可按不低于所跨河道的治理标准确定，在桥梁设计时采用所跨河道的治理标准，桥梁的主体结构不会影响河道行洪，且洪水即使达到河道的治理标准，桥面仍能正常通行，抢险救灾亦能正常进行。若按规范要求确定跨河桥梁的设计洪水标准，桥面高程将会根据相应防洪标准的设计水位有不同程度的提高，桥面和两岸大堤要顺接，同时桥面和堤外道路也要顺接，引路均要相应增长，不仅增加工程的投资，也使在道路上行驶的舒适性降低。

1.3 桥面宽度的确定

生产桥两侧连接道路现状有的是土路，有的是宽度小于4.5 m的硬化路面，稍宽些的是6.0 m左右的硬化路面，不能完全按照规范要求来确定。因此，笔者建议根据行车道的宽度确定桥面宽度，对于连接两侧小于4.5 m宽路基的单车道桥梁，桥面净宽采用4.5 m，对于双车道桥梁，桥面净宽采用6.0～7.0 m，两侧根据防护要求，设置防撞护栏或人行道栏杆。

1.4 结构形式的确定

按照适用、经济、安全和美观的设计原则，并根据桥位处地形、地质、水文、气象资料，结合桥梁跨越要求，综合考虑材料用量、施工吊装能力、造价等因素，桥梁上部结构一般采用预制装配式结构，并且采用标准跨径，以利集中预制、分散安装，便于设计和施工管理。

对于跨径为中小跨径桥梁，其吊装重量在30 t左右，能较好适应国内施工水平和能力，目前国内公路上普遍采用的预制梁主要有预应力T梁、预应力空心板、预应力小箱梁，现以20m跨径为例，对几种结构形式进行比较，详见表1。

表1 桥梁上部结构型式比较表

经表1综合比较，先张法预应力混凝土空心板作为桥梁上部结构采用方案，可有效降低桥面高度，缩短桥梁长度，减少工程造价。若工程场区交通条件允许，且附近有预制厂，这种桥型方案是最经济合理的。桥梁结构形式选择平直刚劲、简洁有力的梁板式结构，是符合桥梁美学和力学要求的，这种简洁结构更容易与周围环境相融合。结合沿线地形，拟定合理桥梁宽跨比，桥梁整体上体现结构力线的连续性，使人简明地看到力传递的畅通途径，给人视觉上的通畅、稳定，增强平稳的安全感。桥梁方案选择上，要把质量安全当作首要因素考虑，决不能刻意追求“新、奇、特”桥型结构，以防止出现质量安全隐患。总之，每个工程项目都有各自的特点，选用何种桥型方案不是固定的，合适的就是最好的。

1.5 细部构造设计

在桥梁设计中，桥梁主体结构受力一般是大家关注的重点，对一些细部构造容易忽视，从而造成桥梁整体结构的破坏。中小桥梁的细部构造同样重要，桥面铺装、排水设施、伸缩装置、栏杆、支座以及支座垫石等绝不容忽视。

桥面铺装目前常用的为沥青混凝土铺装和普通的现浇防水混凝土铺装两种形式，根据桥梁两侧连接路的路面材料和桥面铺装层工程量的多少综合考虑桥面铺装采用形式，避免出现一座小桥几方沥青混凝土，让施工单位无法施工的局面。无论采用何种形式，都需做好防水处理，防水层的设置可减少钢筋的锈蚀，保证桥梁结构的质量。

排水设施、伸缩装置和栏杆设计按照工程设计的常规做法基本都能达到功能要求，现在要强调一下支座和支座垫石设置的重要性。中小生产桥一般均设置板式橡胶支座，其使用寿命一般20年左右，低于主体结构的设计寿命，因此要考虑桥梁在服役期间支座的维护和更换问题，墩台盖梁上设置支座垫石是非常必要的，以便检查和更换支座时能有足够的空间。

2 结语

桥梁的设计仅为其全寿命周期提供最基础的技术保障，而桥梁的长期正常使用，不仅取决于建造质量，更依赖于后期的管养水平。目前这种非等级公路上的跨河桥梁，在水利工程建设中完成，一般后期养护也属于水利工程管理部门，交通运输部门基本不参与这类桥梁的管养工作，而水利部门的管养对水闸、泵站等水利建筑工程非常重视，对跨河桥梁的重视度相对较低，且管养技术水平相对交通运输部门也较低，同时无法对超载车辆采取管制措施，因此相关部门相互协调，对这类桥梁的管养给予足够的重视，以保障该类桥梁的长期正常使用。

（责任编辑 赵其芬）

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2017-04-08

张秀梅（1977—），女，工程师