山区公路桥梁设计原则及设计要点

2020-07-07邹佩

装备维修技术 2020年30期

邹佩

摘要：公路桥梁的设计是高速公路建设中的关键环节，在设计前应深入研究当地的地质和地貌，并详细收集当地的历史文献资料，根据同类工程设计的丰富经验、施工队伍的技术特点和施工机械设施，对桥梁的建设进行精确的设计，在保证桥梁质量的同时，注重工程承包商的经济效益。本文详细分析了山区公路桥梁的设计原则和设计要点，旨在为山区公路桥梁的建设提供有效参考。

关键词：山区;公路桥梁;设计原则;设计要点

随着社会经济的飞速发展，各个地区之间的贸易往来日益密切，为了便于人们的通行和物资的运输，我国对公路的需求量越来越大。由于我国高速公路的路线大多数需要途径山岭重丘地区，而这些地区的山丘、河流和峡谷相对较多，地势变化浮动较大，而且在整条高速公路中，有一部分需要通过桥梁进行连接，尤其是在水文、地质和地形都比较复杂多样化的区域，因此，在施工过程中，为了确保施工质量，应因地制宜，从施工方便和养护方便等因素进行全面考量，做好山区高速公路桥梁的设计工作，从而保证桥梁的使用寿命，并通过交通带动山区经济。

1 山区公路桥梁设计原则

第一，经济合理。在设计山区高速公路桥梁的过程中，不仅要确保桥梁的质量，还要最大限度的降低桥梁的造价，降低桥梁造价主要有以下方法：改变桥梁的结构;选择最适宜的桥梁建设材料;采用最佳的施工方案等。第二，环境保护原则。在设计桥梁结构、桥梁修建位置和施工方法的过程中，应避免大填特挖等现象，并尽量降低对周边环境的影响和破坏。第三，适用耐久。该原则是为了最大化的提高桥梁的质量和使用期限。第四，安全可靠。山区公路桥梁的安全问题主要包括工程安全系数和人员的安全[2]。

2 山区公路桥梁设计要点

2.1桥梁上部结构

桥梁的上部结构应首选预应力混凝土先简支后结构的连续结构，如果山区的地形和地质结构较为复杂，在公路桥梁的设计过程中应结合当地的实际情况，选择桥面连续结构。

（1）桥梁桥型的选择

由于山区的地形和地质结构较为复杂，因此在公路桥梁的设计过程中必须结合当地的实际情况，从而进行合理地设计，特别是在公路桥梁桥型的设计方面，应结合项目特点和成本等各个方面对桥型的选择进行综合性的考量，从而降低桥梁的施工难度和成本投入[5]。如果墩高比较高，应选择墩梁固结的结构。在桥墩为70米到80米时，应和连续刚构桥和拱桥进行必选;在桥梁需要跨越V型沟谷而且桥墩比较高时，应根据所处地区的地貌地质，选择拱式结构或者连续刚构桥。

（2）跨径范围

在山区公路桥梁常用的标准化设计中，常规公路桥梁的标准跨径主要有20米、30米和40米，横断面的形式主要包括预应力混凝土T梁和预应力混凝土小箱梁等。根据上部结构方案的比选，推荐使用预应力混凝土小箱梁和预应力混凝土T梁（详见表1）。预应力混凝土T梁之间的横向连接主要包括鉸接和刚接两种形式，在使用铰接时，铰仅传递剪力，车辆荷载作用在铰接缝处时，弯矩的承受力主要在现浇桥面板，因此现浇桥面板必须进行加厚处理，否则很容易导致纵向裂缝。同时，恒载会随着现浇桥面板厚度的增加而增加，预应力混凝土T梁配筋和钢束也要增加，从而造成经济性下降，因此预应力混凝土T梁横向连接应使用刚接形式。

（3）跨径与墩高的关系

根据桥梁的经济学原则，通常应选择0.6180：1的比值，山区高速公路桥梁应优先选择施工方便和经济合理的标准化、装配式结构，大多选择20m、30米和40米的标准化跨径。具体来说，20米跨径梁比较适合12米到20米之间的墩高;40米跨径比较适合24米到40米之间的墩高。由于山区公路的地形起伏变化比较频繁，一般应根据实际地形选择一种跨径，并不能根据桥墩的高度频繁改变跨径，在墩柱的高度变化较大时，可以使用20米和30米或者30米和40米的组合跨径，当一座公路桥梁有多种跨径方案可供选择时，应根据上下构造进行成本分析后再做选择。

（4）桥梁设计要点

桥梁必须使用标准化的跨径，跨径范围必须和墩高协调，跨越沟谷桥梁的桥台应伸入挖方段，不能在陡坡上布设较高的桥台;跨越河道时，应将桥位设置在河道比较顺直、地质较好、较稳固和较窄的河段;应注重施工的环保性，优先选择集中排水的方式，设置油水分离池等设施，并尽可能的减少开挖山体;应对施工成本进行严格控制，最好将桥长控制在500米以内;使用一种标准跨径，如果墩高变化幅度较大，应考虑使用不同的跨径组合，然而最好低于两种。

2.2桥梁下部结构

结合桥墩高度和桥梁位置的地质条件，桥梁下部结构形式大多使用钢筋混凝土圆柱墩。墩高通常为12米到20米;30米跨径桥梁的墩高通常为18米到30米;40米跨径桥梁的墩高通常为24米到40米。在实际设计过程中，应根据桥梁的长度和桥墩的高度等方面，采取多种上部结构跨径进行综合性的对比，进而得出最合理的上下部结构比例。选择桥墩时，应综合考量各个方面的因素，如果墩高的高度较低时主要使用柱式墩，柱式墩一般分为圆墩和方墩;如果墩高的高度比较高，应选择钢筋混凝土方墩和薄壁空心墩，钻孔灌注桩或者挖孔桩基础，在实际设计过程中，应根据少数服从多数的原则对桩柱类型进行统一，从而便于施工。同时在高墩设计过程中，应注重稳定性问题，在保证高度较低的桥墩稳定的前提下，由强度决定其截面尺寸。高度较高的桥墩采用混凝土会导致底座不牢固，应选用钢结构或连续结构的高度较矮的桥墩，或者选用交接墩获取简支结构的支座[1]。

2.3重视抗风抗震等安全性设计

山区的地理环境和平原地区不同，周边环境对公路桥梁的建设影响较大，特别是地形地质，发生地质灾害的几率非常大，极易出现施工安全事故甚至导致人员伤亡[3]。此外，由于受到山体的阻挡，山区中的个别地方很有可能会出现较大的阵风风速，因此，必须要对缆索承重桥梁实施抗风检测，包括动风分析、静风分析、强风载荷、水力、冻胀力、主梁的抗扭转性能和拉索的风雨振动等方面，从而确保有充足的安全储备应对偶然作用下导致的不良后果。

2.4墩柱的施工工艺

（1）复核测量与放样

在桥墩施工以前，监理人员应要求相关人员根据误差进行精准的复核测量和放样，保证高型墩柱的形状和位置，并着重考量多个施工阶段的复核测量和放样，从而保证施工过程中的每一个环节都没有误差，使整个墩柱的质量均满足相关要求。

（2）支架的搭设与验收

在高墩柱的施工过程中，支架是不可或缺的，首先，支架搭设的基础必须牢固，并全面进行支架基础的相关筑造;其次，由于山区的地质比较复杂多样，因此监理人员必须要评估所选用的支架是否符合当前的施工要求;最后，一般情况下，支架的搭设通常会承包给比较专业的企业进行施工，同时监理人员也应在搭设过程中加强监督力度，并在搭建完成后对施工情况进行验收，从而保证墩柱施工人员的安全。

（3）墩台模板的制作

山区桥梁墩柱的模板涉及到很多内容，一方面，必须要严格按照当地地形地貌的特征和参数要求进行绘制;另一方面，在制作墩台模板的过程中，应严格把控各项施工材料，比如建材的选择、板面的尺寸和厚度等规格[4]。除此之外，在验收模板时，应针对各项细则进行认真检查，从而保证后续施工的顺利进行。

（4）钢筋的加工与安装

首先，钢筋的长度、笔直度和弯曲度都必须符合相关标准;其次，监理人员应深入掌握施工设计图纸，明确各个情况下适用的钢筋规格;最后，监理人员还应在钢筋的加工和安装过程中做好详细的记录。

（5）混凝土的浇筑

尽管当前我国的桥梁施工技术已经十分成熟，但是仍然要注重基础施工，混凝土的浇筑是墩柱建造的关键环节，很难一次性完成浇筑作业，因此应使用分段浇筑的方式。在浇筑作业的顺利进行的前提下，监理人员不仅要确保个分段之间必须严丝合缝，还要保证浇筑时没有错台和漏浆现象，同时在浇筑过程中使用的混凝土应保持前后一致，以免出现较为明显的色差。

3 结语

综上所述，公路桥梁的设计质量直接决定着桥梁的施工质量和使用期限，由于山区公路地形的复杂性和多变性，进一步加大了桥梁的设计和施工难度，因此在设计过程中，必须根据山区当地的实际情况，并结合山区公路桥梁的设计原则和设计要点，从而选择最合理的桥梁上、下部结构体系，在保证桥梁高质量的同时设计出安全环保、经济耐用的设计方案。

参考文献：

[1]李波.山区公路桥梁勘察设计分析[J].科技创新导报，2020，17（2）：18-19.

[2]刘烨迪.山区公路桥梁设计的特点和方法研究[J].建材发展导向（上），2020，18（6）：209.

[3]丁菊.浅谈山区高速公路桥梁设计问题[J].建材与装饰，2020，（16）：284，287.

[4]陈志聪.山区高速公路桥梁施工技术要点与质量管理[J].装饰装修天地，2020，（11）：248.

[5]张建.山区高速公路桥梁设计的关键问题优化分析[J].科技创新与应用，2020，（16）：86-87.

[6]尹永杰.山区公路桥梁抗震设计与抗震加固措施研究[J].工程建设与设计，2020，（17）：113-115.

[7]郝轩.山区高速公路桥梁设计要点分析[J].城市建筑，2020，17（23）：150-151.

[8]牛睿.關于装配式桥梁设计重点研究分析[J].黑龙江交通科技，2020，43（07）：120-121.

[9]曾霁.山区公路中小跨桥梁设计关键问题研究[J].工程建设与设计，2020，（11）：88-90.

[10]张建.山区高速公路桥梁设计的关键问题优化分析[J].科技创新与应用，2020，（16）：86-87.

[11]王宏.山区高速公路桥梁设计的安全性及耐久性问题探讨[J].工程建设与设计，2020，（09）：130-131+134.