山区公路中小跨径桥梁设计问题研究

戚伯言

山东华远公路勘察设计有限公司 山东 潍坊 261061

1 公路桥梁设计相关问题分析

1.1 耐久性不足

之前大部分桥梁设计中缺乏考虑桥梁耐久性问题，即使有所考虑，也仅停留在理论形式，未真正落实到具体实践中。桥梁耐久性问题考虑不周很容易引发一系列的病害问题，影响交通秩序。即使当下的桥梁设计中，大都是按照建造标准进行结构和构件设计，虽满足了桥梁的抗力要求、变形要求和裂纹要求，但未考虑桥梁的耐久性问题，在整体要求满足的情况下，部分细化的、影响使用寿命的指标未满足桥梁的长久性、稳定性要求，如截面尺寸过薄、分布钢筋过细等。同时，对桥梁使用环境对桥梁结构的影响也未充分考虑，很可能因自然条件因素影响桥梁的耐久性。

1.2 设计方法有待改进

桥梁设计中过分依赖设计标准，未根据实际情况进行适当的改变。缺乏整体性理念，设计中过于重视单个构件和主体结构的受力满足度，对其他部分的受力计算和受力线路、方向不做计算，导致桥梁局部受力过大问题的发生。基于不同的地理环境，需要考虑的受力部分各不相同，不仅要考虑局部，也要考虑整体协调性。

2 山区公路中小跨径桥梁设计要点

山区某中小跨径桥梁为某公路工程桥梁标段，标段起讫桩号为0+454.7—0+662.5，桥梁全长207.8m，桥宽20m，第一标段桥梁工程孔跨为两联钢筋混凝土曲线桥形式，并按3×20m+（20.5m+25.5m+20.5m）布置。桥梁上部箱梁梁高1.5m，顶板和底板厚0.25m和0.2m，共设置4条等厚腹板，箱梁两侧设端部厚0.15m、根部厚0.5m、长3m悬臂，并将底板和顶板向圆弧内倾斜。

2.1 上部结构设计

（1）预制装配式主梁。根据《公路桥梁结构上部构造系列通用设计图》，预制装配式主梁主要有空心板梁、小箱梁、T形梁等主梁结构形式，而且三种主梁结构形式设计施工技术都较为成熟，均具有广泛的应用。各种主梁形式中10～40m跨径范围的形式应用最为广泛，将24.5m宽的分离式路基预制装配式单幅桥梁主梁尺寸形式汇总。空心板能进行就地现浇，且对弯、坡、斜桥以及高度受限的中小跨径桥梁等均较为适用，我国当前20m以下中小跨径桥梁大多数都采用此结构，但空心板结构很容易出现铰缝开裂、横纵向裂缝、支座脱空、混凝土剥落等质量问题[1]。小箱梁造价低，具有较好的抗扭性和跨越能力，适用于较低的建筑高度，在软基地区普遍采用，但小箱梁箱形断面形式存在内部空腔，腹板壁薄，对预制工艺要求较高，且比同跨径T形梁吊装质量大，吊装施工要求较高。T形梁的连接主要借助横隔板，其具有较大刚度和较好的跨越能力、整体性能，施工方便，吊装质量小，T梁按全预应力构件设计，安全性和耐久性较好，但其梁宽小、箱梁窄，所以会增加主梁片数，经济性稍劣。

（2）桥跨分联。在确定好主梁结构形式后，还必须根据桥梁跨径设计、桥高、纵坡等情况，确定采用简支桥面连续、先简支后结构连续、先简支后连续刚构等结构体系设计，并加强分联长度与位置选择[2]。单跨6～20m的标准跨径桥梁应按简支桥面连续设计，单跨20m以上跨径桥梁应按先简支后连续设计，并保证桥跨长度和分联长度的匹配性。具体而言，单孔20m、30m和40m跨径桥梁分联长度应在100m、180m和200m以内。桥面延伸量和伸缩缝型号根据分联长度确定：分联长度不足20m时，桥面一端连续，另一端按暗埋式小伸缩量伸缩缝设计；分联长度在20～40m、40～100m、100～180m及180～250m时，桥面一端连续，另一端分别按D40、D80、D160、D240模数式伸缩缝设计。

2.2 下部结构设计

（1）桥墩设计。本桥梁工程采用分幅双柱墩下部结构，在地面横坡＞25°的地方采用薄壁墩或矩形墩以及大直径桩基础。下部结构设计中除桩径1.2m以上、桩长15m以内且地下水水位高、地层主要为流沙、卵石等易塌孔地质条件外，其余情况都可以采用挖孔桩设计[3]。当同一横断面地表纵坡和落差较大时，必然增大墩柱高度差和墩柱受力的不均匀程度，根据受力程度计算结果，最矮墩柱和桩基所分配的剪力可达剪力均值的1.5～2.0倍，弯矩分配不均，桥墩设计过程中必须充分结合地面实际情况的变化。设置在陡峭横坡处的整体式双柱墩具有与整体三柱墩相似的受力形态，必须在盖梁处增设预应力钢束并进行二次张拉施工，施工时间长。

（2）基础设计。山区小跨径桥梁下部基础设计应充分结合地形地貌、水文地质条件，以保证基础的承载力、稳定性及施工的便利性。首先考虑陡峭坡地纵横断面线，防止小跨径桥梁基础设置于软硬不均地层或悬空状态。挖孔桩桩基直径至少为120cm，尽量避开地下水，桩基应位于密实土层、抗风化岩层。桥位受洪水水位影响较大时，可基于水文计算结果布设孔跨，并充分考虑墩台埋深受洪水冲刷的具体影响，将桥位基顶标高设置在最大冲刷线下1.0m处。考虑到控制承台对工程区自然环境的不利影响，端承桩间距按桩径的2倍设计，且端承桩嵌入风化层深度应大于桩径的2倍。

3 结束语

综上所述，中小跨度桥梁在桥梁建设中占有重要地位，建设程度的高低直接关系着整个公路体系的运行。故应基于中小跨度桥梁的特点，结合现实环境，建造能够体现地域特色、结构安全、经济合理、便于管养、利于生态的综合性高质桥梁。