山區公路橋梁勘察與設計

楊清偉

(貴州省公路勘察設計院)

1 山區公路橋梁的橋位勘察

1.1 山區公路橋梁設計施工條件勘察

一般情況下，公路是呈線性分布的，屬于帶狀建筑物，但山區公路地形較為復雜多變，地質結構存在較大的差異性，所以橋梁建筑大多置于山凹或是雞爪溝等地形比較危險的區域，如大沖溝、山澗、泥石流溝和山體垮塌等，這在極大地增加了橋梁設計的困難度。而由于當前公路勘測的設計水平有了很大的提高，在對這些地形進行勘測時，可以先將實際的地形圖測繪出來，在圖紙中定好所需的線，隨后對山區公路建設橋梁的地區進行實地防線調查，即順利完成公路測設工作。

1.2 山區公路橋梁的橋位勘測

根據測繪地形圖上的定線可以得出橋梁的平面圖和縱斷面圖，以這兩個圖為主要依據，對整個橋梁設定的位置進行實地防線工作，同時沿線實施調查工作，勘測出橋位地區的橫斷面地面線和縱斷面地面線，特別是可以有效地補測地形變化點，并且能夠對橋梁所在地的地形、地貌和地質進行開始階段的勘察，有利于確定橋梁的墩臺位置、具體跨徑和凈空界限。

1.3 山區公路橋梁的橋位測設

將橋梁路線的最終縱斷方案和平面方案與調查得出的資料相結合，實施橋位初始階段的設計，確定好橋梁的跨徑和分孔。在橋位進行布置時，應避免出現擾動山體與壓縮河床的現象，橋梁的墩臺盡可能設置在溝底或是水中。橋位完成布置之后，應再一次做放樣檢查工作。

1.4 山區公路橋梁的橋位鉆挖勘探工作

橋梁墩臺位置確定后，可對地質進行鉆挖勘探工作，仔細調查橋位實際的地質狀況，同時把鉆挖勘探得出的資料合理科學地制成橋梁地質剖面圖，當作橋梁基礎設計的重要憑借。

1.5 橋梁工程的施工調查工作

全方位了解和調查與橋梁建筑相關的其他因素情況，譬如建筑材料來源、材料供應、沙石水泥等情況，有利于根據當地的實際情況進行橋梁工程的施工，也使得工程造價成本得到有效控制。同時要對施工場地進行充分的考慮，以免占用農田、拆遷管線與建筑等，造成不必要的損失。

2 山區公路橋梁的設計

2.1 山區公路橋梁橋型的選擇

在選擇橋型時，應遵循安全、可靠、經濟、實用等基本原則。橋型不但要有一定的穩定性和耐久性，還要具備相應的強度和剛度，以便滿足抗震的需求，同時還應考慮到因地制宜的問題，有利于施工的取材和運營的養護工作，盡可能不要在同一合同段內橋梁發生多種跨徑。此外，還要注意橋梁的美觀度，應多考慮橋梁與周圍環境的協調性。

2.2 山區公路橋梁上部和下部的結構

在山區公路建造橋梁時，會優先考慮到施工的便利性和造價成本，所以一般會選擇箱梁、預制空心板、工型梁和T 型梁等結構和制作比較簡單的橋型，這些橋型結構的受力相對比較合理，有利于建筑的標準化吊裝和預制，在山區公路橋梁建設中被廣泛使用。若橋墩較低時，可運用工型梁與T 型梁這兩種結構，可對橋梁的伸縮縫裝置和支座進行合理設計，在很大程度上能夠防止因溫度變化而使橋梁結構內力出現較大的變化。

在對下部結構進行設計時，由于橋墩和橋臺受到上部結構的壓力，所以在設計過程中應把這種負荷傳送至地基上。橋梁的橋墩和橋臺本身具備有一定的穩定性，同時還具有相應的強度與剛度，因此，對于橋梁對于地基也有相關要求，如地基和基礎兩者之間的摩阻力、承載力以及沉降量等，有利于降低橋墩和橋臺的水平位移，盡可能減少沉降現象的發生。

在設計橋梁橋墩時，應采取方形墩或是截面圓柱的形式，若是高墩，則應使用變截面的空心墩或是實心墩。而橋墩的基礎大多數是使用樁基礎或者是擴大基礎。樁基礎一般會在嵌巖樁與摩擦樁中使用，使用嵌巖樁時應充分了解與掌握巖層風化程度、具體傾向和是否完整等多方面情況，對嵌巖深度進行有效性控制。擴大基礎則會在條件比較好的地質中使用，在使用前應合理分析淺基礎的水毀情況和沖刷情況，不僅要滿足所需承載力的要求，還要能夠對偏心距實行良好的控制，以便基礎應力可以實現均勻分布。

一般情況下，在設計橋梁橋臺時多采用柱式橋臺、薄壁式橋臺以及重力式U 型橋臺等形式。采用柱式橋臺和薄壁式橋臺時，水平設計應相對較低，因為這兩種類型的橋臺要承受很大的橋梁臺后土壓力，而建造的基礎大部分是擴大基礎或是單排樁基礎，所以若填土出現過高現象時，應適當增設擋墻。而重力式U 型橋臺因為自身重力比較大，所以具有較好的穩定性能，有一定的抗傾覆和抗滑能力，且結構較為簡單，因此，在拱橋與梁橋建筑中經常使用到重力式U 型橋臺。但此橋臺的建筑對地基與地質的要求非常嚴格，建筑施工時，橋臺基礎必須要在同一地層基礎上，以免發生不勻稱的沉降情況。

2.3 山區公路橋梁的附屬結構

(1)抗震設計。通常情況下，建設山區公路橋梁時大多數是使用T 型梁和預制空心板做橋梁的連續結構或是簡支結構，而這對于整個橋梁建筑來說會在不同程度上降低抗震性能，所以應該按照有關規定以及橋梁抗震的特點，適當提高墩梁交接區域的配筋情況和構造設計情況，利用緩沖墊塊、連桿以及防震錨栓等設備合理加強抗震結構。

(2)橋梁伸縮縫設計。橋梁會受到氣候溫度的變化以及混凝土收縮情況的影響而使橋梁伸縮量發生變化。此種情形一般是通過對伸縮縫裝置進行有效性設置得以解決，在設計過程中應按照橋梁的實際長度對伸縮量進行綜合性計算，以便能夠準確設定好伸縮縫具體形式。除此之外，在曲線橋梁的設計中，伸縮量隨著外側與內側的梁長變化而變化，導致直線橋小于伸縮量，所以根據此種情況應對橋梁的縱向變形和橫向變形的方向與矢量進行綜合性考慮。

(3)橋梁的支座設計。在設計高墩橋梁時，除了應用鋼構體系之外，還可以利用連續結構的矮墩或者是簡支結構的交接墩來設計支座。在山區公路橋梁的設計中，因為受到地形、地貌和線性的影響，橋梁的建設大多數是曲線橋。因此，在設計支座過程中，應對扭矩形成的支座反力差進行綜合性考慮，同時還要充分考慮到因曲線橋發生變形而導致方向變位的差異，在實行支座設計時應在很大程度上滿足山區公路橋梁不同方向變位的要求。

［1］李寶銀，于向前，史淑蘭.山區公路橋梁設計與質量控制的研究［J］.中國新技術新產品，2010，(13):367 －368.

［2］劉進波.巖土工程勘察與地基設計中存在的問題與對策［J］.科技創新導報，2011，(23):1541 －1542.