浅析山区中小跨径桥梁设计要点

2019-02-19李欢

四川水泥 2019年3期

李欢

（身份证号：5101061985****0413）

近年来，我国经济迅速发展，交通运输行业也随之全面发展。为实现全面建成小康社会的奋斗目标，以交通行业发展带动落后山区经济增长是重中之重，只有做好山区公路建设工作，才能促进山区区域经济的增长。我国山区公路地形、地貌、地质、水文等条件较为复杂，公路桥梁建设难度较大，必须对山区公路桥梁设计予以重视。从笔者参与的山区公路桥梁设计项目来看，除少数特殊桥梁外，大部分项目均以中小跨径桥梁为主，此类桥梁技术成熟、施工便利、工程造价合理，近年来在山区桥梁建设中广泛使用。

1 山区中小跨径桥梁设计原则

1.1 桥位的选择

公路桥梁设计中，小桥的位置与线形应符合路线的总走向,大、中桥的桥位原则上服从路线走向，桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好、冲刷较少的河段上，山区桥梁的桥位应尽量避开断层、滑坡、泥石流等不良地质的地段。

1.2 地质条件的影响

山区桥梁设计易受复杂地质的影响，其中四川省山区具有地质构造多变、不良地质分布较广的特点，一般表现为山体滑坡、崩塌、泥石流、断层等地质现象，其中又以山体滑坡、泥石流最具代表性。因此路线布设时，应尽可能绕避不稳定山体斜坡，更应避免将桥梁置于滑坡体影响范围内。当无法避免在滑坡体边缘设置桥梁时，必须对滑坡体采取可靠的整治措施，避免对桥梁稳定性构成潜在威胁。跨越泥石流深沟的桥梁应选择在沟床稳定的流通区直线段内，尽可能与主流正交，不宜在沟中设墩，应保证足够的桥下净空，不宜采用挖深河床的办法增大桥下净空。

1.3 水文条件的影响

四川省山区河流众多，山区河流坡降较大，水电站库区的非正常冲刷也易对桥梁产生较大隐患。因此川内山区桥梁设计中，建议在河道范围内宜少设桥墩，并适当增设墩柱的防冲刷措施，墩台桩基应设置永久性钢护筒或高标号细石混凝土护套。桩基的埋深应核算冲刷深度影响，摩擦桩桩基埋设钢护筒段应扣除摩阻力作用。

2 山区中小跨径桥梁设计要点

2.1 桥梁上部构造

山区地形变化较大,施工场地限制较多，不易使用大型机械设备。为方便施工作业并节省工程造价，中小跨径桥梁上部结构宜优先选用装配式预应力混凝土结构，预制吊装施工。现阶段，空心板、小箱梁、T梁是山区中小跨径桥梁中最常见的上部结构断面形式。

①空心板：当净空高度受限、跨径较小（16m以下）时，可考虑采用空心板。预制空心板板重较轻,施工工艺成熟简单,工期较短，但整体性较差，板底四点支撑易造成空心板受力不均；铰缝尺寸较小，施工质量不易保障，铰缝容易失效导致单板受力破坏。若考虑采用空心板，应综合考虑加强铰缝构造及结合部配筋。

②小箱梁：整体性能较好，抗扭性能好，建筑高度低于同跨径 T梁。但箱型截面施工时须设置内模，预制工艺相对较高，吊装重量较大，施工吊装机械要求比T梁高。建议小箱梁的跨径不宜大于30m，30m及以上的小箱梁施工质量不易保证（腹板较薄，腹板内预应力管道多，容易导致底板范围粗骨料通过性差而出现底板纵向裂缝）。

③T梁：跨越能力强，单跨跨径可达40m。施工方便，预制、脱模、吊装较小箱梁方便。但建筑高度较大，美观性不及空心板及小箱梁。

综上所述，山区中小跨径桥梁上部结构形式选择时，应结合项目实际情况，参照项目地已建公路桥梁结构形式，听取地方政府及群众意见，从结构特点、地形地貌、工程造价及施工难易程度等各方面综合考虑。

2.2 小半径曲线上部结构布置

山区低等级公路由于地形复杂，纵、横断面地面高差明显，平曲线所占比例较大，导致许多桥梁位于小半径曲线上，路线两侧边线弧长差较大且平曲线超高及加宽值较大。当采用预制结构时，可采用径向布置或平行布置：①径向布置保证了墩台中心线和曲线切线方向的夹角相同，通过调整各片主梁梁长及边梁悬臂尺寸形成路线弧度，梁长变化宜采用调整端横隔板至梁端的长度实现；②平行布置时全桥墩台中心线均平行，保证每孔桥跨内主梁长度相等、主梁两端角度相同，可通过调节防撞护栏位置以适应道路曲线变化。当桥面横坡超高值较大时，可通过调整主梁预制横坡及桥面铺装厚度共同调节超高值。当桥梁高度较小且施工搭设支架方便时，也可采用现浇箱梁结构，通过调整箱梁腹板高度差形成超高值。因此，山区桥梁上部结构位于小半径曲线时，应根据实际情况，采用合理的布置方式进行设计。

2.3 桥梁墩台构造

山区地势高低不平，项目区域的山脊坡度相对较大，经常需要桥梁跨越V型深沟。此类桥梁的桥墩不宜设置在冲沟沟底处，因山区水流集中汇集到山谷深沟中，水流较快、流量较大，直接冲刷桥墩和桩基易造成桥梁底部基础裸露，危害桥梁使用安全，故在桥墩设计时，应尽量将桥墩布设在冲沟两侧斜坡上方，并适当增设防撞击、防冲刷的措施以保护桥墩。桥台的设计可根据填土高度、纵桥向及横桥向地形、地质情况综合考虑，山区桥梁桥台一般位于陡坡地段，桥台纵桥向及横桥向均不宜设置锥坡，常规设计可考虑重力式U形桥台+台后挡墙或桩柱式台+台后U形挡墙的结构。在符合相关规范及设计要求的情况下可适当增加桥梁跨径，使桥台设置在较为平缓的地段。

2.4 桥梁基础构造

山区中小跨径桥梁墩台若采用扩大基础，基础底面宜置于岩层上，基础的埋置深度应满足河流冲刷及地基承载力的要求。当墩台基础嵌于岩石山坡的新鲜基岩内时，基础底面前缘靠近山坡侧应保证足够的安全距离。墩台处纵、横桥向地面高差较大时，扩大基础宜设计成台阶形，以减小基础开挖量。若采用桩基础，为减少开挖可适当提高承台、地系梁或桩顶标高。位于陡峭斜坡处的桩基础，应通过验算合理增加山坡内侧基桩的嵌岩深度，相邻桩基的桩底标高差值不宜过大。

2.5 采用暗板桥代替小跨径桥梁

山区公路项目区域范围内多伴有季节性洪水，山区桥梁多为跨越冲沟而设。当地质条件较差、桥梁布设困难时，四川地区近年来多采用暗板桥（孔径为6m、8m的盖板涵）设计，因暗板桥对地基承载力要求较低，施工难度及工程造价比之桥梁有较大优势。根据山区道路建设现场实际情况，在充分考虑行洪安全的基础上可采用暗板桥代替小跨径桥梁。