山區公路橋梁設計探討

摘 要：橋梁是高速公路工程的重要內容之一，高速公路橋梁設計方案以及結構合理性在很大程度上影響著整體高速公路項目成本以及整體質量，特別是對于山區較為特殊的地域形式，需要對高速公路橋梁進行嚴謹而合理化設計。本文結合山區公路橋梁的建設特點，探討山區公路常規橋梁的設計方法，為山區高速公路的橋梁設計與施工提供一定的技術參考。

關鍵詞：山區公路；公路橋梁；結構；設計

橋梁是高速公路的重要組成部分。橋梁的設置是否合適，橋梁設計方案是否合理，直接影響整條路線的工程造價及使用功能。現如今在山區修建的公路越來越多，山區公路具有地形、地質、水文等條件復雜，構造物多，橋隧比例大的特點。本文針對山區公路橋梁的設計進行探究。

l 山區公路橋梁的建設特點

山區地形復雜，山高谷深，地面起伏大，橫坡陡峻；滑坡、崩塌、陡崖及巖溶等不良地質不同程度發育；巖性、巖石風化程度差異較大；水系分布較廣，河流具有河床縱坡大、流速快、沖刷較強等明顯的特點。

公路路線在布設時受到平、縱、橫三個方面的限制，導致路線平曲線較多，平面半徑小，縱坡較大。因此山區公路橋梁彎、坡、斜橋較多。由于山區地形橫坡變化大，導致半幅橋、高低橋、懸空橋較多；山高谷深，也使橋梁墩高橋長，墩臺形式復雜多樣；復雜的地質條件也導致橋梁基礎設計復雜。

2山區橋梁設計的基本原則

（1）安全可靠。橋梁結構在強度、穩定性和耐久性方面應有足夠的安全儲備。由于山區的地形地質條件和氣象條件的復雜多變，橋梁結構計算除考慮常規的荷載以外，還應考慮山區常有的強風、雨雪凍脹、水力等荷載對橋梁產生的影響。此外，橋梁的整體剛度分配和構件穩定性分析等都是山區公路橋梁設計時不可缺少的考慮內容。

（2）耐久適用。山區公路橋梁應采用全壽命周期成本理念進行設計，橋梁設計應保證在100年的設計基準期內安全適用。山區公路橋梁應充分考慮地震、高溫、潮濕等不同的地理氣候環境對橋梁耐久性的影響，在材料的選擇、保護層厚度、防水阻銹等方面滿足耐久性的要求；特別應注重良好的結構體系與結構設計是保證橋梁耐久性的關鍵。

（3）經濟合理。山區公路橋梁設計不但要考慮其技術的可行性，同時必須充分考慮橋梁的經濟性。因此，橋梁設計應遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則，根據工程所處的地理環境、施工條件及工期等方面進行多方案的技術經濟論證，選擇造價和養護費用綜合最省的橋型，并盡量采用預制安裝的標準化結構，以便進行工廠化施工管理，從而節約工程造價，取得良好的經濟指標。

（4）環境保護和可持續發展。山區橋梁設計還應充分考慮環境保護和可持續發展的要求，從橋位選擇、孔跨布置、基礎形式、上下部施工方法、施工組織設計等多方面全面考慮對環境的保護，盡量減少對環境的破壞，把對環境的不利影響減到最小。

3山區公路橋梁設計分析

3.1結構形式的選擇

（1）對于單孔跨徑20m及以下的中小橋梁，及地質差異較大或軟土地基上推薦采用連續橋面簡支結構，單孔跨徑20m以上的橋梁推薦用先簡支后連續結構。

（2）對于墩高小于70m的常規橋梁，采用裝配式的T梁和小箱梁結構，空心板多用于橋梁較短、凈空受限的地方。裝配式結構的T梁、小箱梁和空心板，具有造價低、施工方便的特點，容易實現標準化、工廠化生產。跨徑在20m以下的優先采用空心板；20m、25m、30m的跨徑，可采用T梁或小箱梁；對于40m的跨徑，由于小箱梁的吊裝重量較大，宜優先采用T梁；跨徑45m、50m的T梁及小箱梁應盡量少采用。

（3）小半徑曲線橋（半徑小于250m）及立交區分合流處的橋梁宜選擇抗扭能力較強的整體式連續閉合箱梁或連續板式結構。

（4）同一施工合同段內的橋梁結構型式應盡量保持統一；跨徑相同的橋梁結構型式應盡量一致。立交區的主線橋梁，在不受平縱面線形及凈空的限制時，應優先采用與主線相同的結構形式。

3.2曲線橋梁設計

山區公路常在平曲線段設橋，當橋梁所處平曲線的半徑大于250m時，可采取預制梁“彎橋直做”的方法布設，既簡化設計又方便施工。墩臺平行布置：當曲線半徑較大，橋梁較短時，可采用墩臺、梁板平行布置的方式。墩臺徑向布置：各墩臺垂直于路線按曲線法線方向布置，橋梁上部的預制梁采用徑向布置，每孔的各片梁長度不等，其優點是下部構造尺寸統一，方便設計與施工。無論采用墩臺平行布置或徑向布置，都需將邊梁外側翼緣板按曲線布設。

3.3橋墩

（1）橋墩形式的選擇

山區公路常規橋梁的橋墩形式，應結合地形地質條件、跨徑及墩高來綜合考慮。一般主要有柱式墩、薄壁墩、Y形墩等。其中以柱式墩采用的最多。為克服山區公路橋梁高墩壓曲失穩，對不同的高墩采用不同的橋墩型式：一般地，墩高H≤25m的采用雙柱式墩；墩高25m≤H≤45m的采用獨柱墩、Y形墩；墩高45m≤H≤70m采用慣矩大、穩定性好的空心薄壁墩。

（2）柱式墩

a圓柱墩構造簡單，施工外觀質量較易控制，與樁基銜接方便。方柱墩抗彎剛度大于圓柱墩，受力性能也較好，但其必須設置承臺與樁基連接，當地面橫坡較陡時，不但開挖工程量較大，也容易引起基坑邊坡的不穩定。

b當設置橋墩處地面橫坡較大時，采用獨柱墩是較為合適的結構形式。地面陡峻采用多柱墩時，墩高差異大剛度懸殊造成受力不均；采用獨柱墩則可避免，同時獨柱墩可以大大減少對山體的開挖。對于橋梁斜跨道路或河流時，獨柱墩也有較強的適應性。

c一般一座橋的墩柱規格不宜超過2種，以減少施工模板。墩柱間系梁的設置應結合墩高、抗震需求綜合考慮。一般墩高小于10m時，設置一道底系梁；墩高大于10m時，可按7～10m的間距從墩頂自上而下地設置系梁。

（3）空心薄壁墩

當橋梁墩高在40～70m時，一般選擇采用箱形截面的空心薄壁墩。空心薄壁墩分為等截面和變截面兩種形式。當墩高小于55m時，可采用等截面的空心薄壁墩，當墩高在55～70m時，采用順橋向變截面的空心薄壁墩。

（4）蓋梁

對于山區公路常規橋梁，不論墩柱采用何種形式，蓋梁應盡量采用普通鋼筋混凝土結構，少采用預應力混凝土蓋梁，這樣可以減少高空二次張拉預應力的施工難度，有效地控制施工質量。

3.4橋臺

（1）重力式橋臺的高度一般控制在10m以內。山區橋梁重力式橋臺為了適應橫坡較陡的地形，減小開挖，節約圬工方量，設計時應結合地形設置縱橫向臺階。

（2）樁柱式橋臺由于抗推剛度小，一般橋臺高度宜控制在5m以下，埋置式肋板臺適應范圍廣一些，但也不宜超過12m。當橋臺處地形橫坡較陡峻難以設置錐坡時，可以采用重力式橋臺臺下設置樁基的方案，也可以適當調整橋梁孔跨布置，把橋臺設置于挖方段內，基坑開挖至橋臺蓋梁底面，其下直接設置樁基礎。

（3）橋臺與路基的銜接。為減少橋頭跳車，在橋臺后應設置一定長度的過渡段。過渡段內采用透水性填料填筑，壓實度≥96%，在上部設置2～3層土工格柵，并做好縱向和橫向排水系統。

3.5基礎設計

若沿線山嶺區地質條件較好，承載力大，一般對于地面橫坡小的橋墩基礎，可采用擴大基礎形式；但多數高架橋跨深溝或位于隧道進出口等地形復雜路段，地面縱橫向坡度較陡，如采用擴大基礎，兩側基礎埋深相差很大，易引起基底受力不均勻；且基礎施工工作面大，基坑開挖工程量大，嚴重破壞山體、植被，造成水土流失和水體污染，對環境的破壞相當嚴重；由于山體橫坡較陡，基坑開挖后高邊坡也存在著防護困難、工程量大，邊坡穩定性和安全等問題。因此，從施工難易程度、結構安全性、工程造價和環境保護等方面綜合考慮，靈活采用人工挖孔短樁基礎與擴大基礎相結合的方式。

4 結束語

橋梁作為山區公路的重要組成部分，在進行橋梁勘察設計時，認真收集各種基礎資料，充分掌握當地的地理、社會及經濟特點，制定合理的橋梁方案，不斷完善常規橋梁的設計方法，根據每座橋的現場具體情況進行針對性地設計，確保設計的橋梁的安全性、實用性、經濟性。

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