探討山區公路橋梁設計應該注意的問題

蔡昌明

(威寧縣交通建設工程質量和安全監督站)

1 山區公路橋梁的跨徑設計

1.1 山區公路的特點

山區公路地形復雜，地面高差大，如連續的V 形溝，路線橫斷面落差大，有的在24.5 m 路基范圍內可達到20 m 以上的高差;路線受地形及構造物限制較多，因此平面線型往往采用較多的小半徑彎道;路線縱坡大，多數時候采取了規范的最大臨界值;地質影響大，主要表現在覆蓋層厚、滑坡、不穩定地層、塌方、溶洞等方面，從近年已建成或在建的公路來看，地質條件已成為公路選線的首要考慮因素。

1.2 橋梁跨徑設計應該考慮的因素

(1)滿足通航要求。首先應考慮把較大跨徑的通航孔布置在穩定的主河槽位置，對于變遷性河流，還需要多設置幾個通航孔。(2)避開復雜的地質和地形區段。在水深流急的河槽段或河中存在局部不良地質段，可通過加大跨徑，使橋基位置盡量避開這些地帶，對于跨越深溝的橋梁可采用大跨徑，以減少中間的高橋墩。(3)結構受力合理。對于連續梁和連續剛構，務使各橋孔的跨徑具有合適的比例，達到邊跨與中跨跨中的最大彎矩內力接近相等。(4)經濟和工期上的比較。究竟選用多大的跨徑需要結合當地的施工能力，從經濟和工期上進行權衡后確定。(5)美觀上的要求，位于城市中及城市邊緣的橋梁，從與城區周圍環境相協調的角度出發進行合理的布孔。

2 山區公路橋梁的上部結構形式

由于山區橋梁多為中、小跨徑，大跨徑橋梁所占的比例較小，因此這里著重討論標準化、裝配式的上部構造。山區大、中橋梁可采用20 m、25 m、30 m、40 m 等標準跨徑，根據梁的受力特點及以往山區公路橋梁設計的經驗，可采用空心板、小箱梁、T梁等結構形式。空心板建筑高度最小，適用于有凈空要求的橋位，如跨路等，造價也比其他兩種結構形式低，但空心板跨越能力低，一般用于中小跨徑，根據以往的工程實例，30 m 的空心板出現較多裂縫的情況相當多，故空心板一般用于20 m 及20 m以下的跨徑。25 m、30 m、40 m 跨徑的橋梁宜采用T 梁及小箱梁的結構形式，兩種結構形式橫向均采用濕接縫連接，小箱梁梁體剛度大，抗扭性好，T 梁結構簡單，施工方便，同時由于山區橋梁多數處于超高的平曲線上，采用T 梁還可有效地防止采用空心板和小箱梁時出現的支座受力不均，支座脫空，不易調平的情況。結構形式的選擇應具體問題具體分析，不可單一地認為哪種形式不好，應綜合考慮。

為改善行車條件，上部結構通常做成橋面連續或結構連續的形式，橋面連續時梁體仍然處于簡支狀態，這樣整個上部在豎向為簡支結構，在水平方向具有一定的連續性;結構連續則是整個上部構造在結構體系上是連續的，從而比橋面連續有更好的行車舒適性和耐用性，但經濟指標較高。橋面連續與結構連續兩種形式均具有伸縮縫少、行車舒適、結構簡單、易于施工等特點，在當前的高速公路建設中運用較多，從受力、美觀、耐用、經濟等方面來綜合考慮，小跨徑如20 m空心板宜采用橋面連續，T 梁、小箱梁宜采用結構連續。

山區橋梁多處于彎道上，處理好上部構造與平面曲線半徑的關系就尤為重要，一句話來說就是上部梁體板塊布置要包絡路線平曲線，處理方式多種多樣，常用的方法有加寬板塊、外移護欄、改變梁體翼緣寬度等方法，可視實際情況采用不同的方法處理。

3 山區公路橋梁下部橋墩設計

由于地形復雜，橋梁下部墩臺的設計具有多樣化的特點，總的來說要服從適用、安全、經濟、美觀的原則。通常在墩高小于40 m 時采用柱式橋墩接樁基礎，橋墩可做成圓柱或方柱，圓柱施工方便，施工質量好控制，方墩施工相對圓墩來說較麻煩，但墩身剛度大，受力優于圓墩。在墩高大于40 m 的時候一般可采用實心矩形橋墩或空心薄壁橋墩，在順橋向方向墩身按1∶70(80)放坡，可保證橋墩的穩定性。橋墩的形式應根據實際地形及上部構造的需要來選用。

圓柱式墩一般情況下多做成半幅雙柱的形式，適用于墩高不是很大的情況，空心薄壁墩主要用于墩高斷面陡的地形，可直接采用方樁或接承臺加樁基兩種方式，獨柱墩和小間距墩則是跨越河流的理想方案，可有效地減少對河道的影響，同時獨柱墩和小間距墩也多用于橫坡較陡，半挖半填的地段，采用這兩種形式可有效地減少挖方，比如在做河床較低的順河橋時可優先考慮這兩種形式。

4 山區公路橋梁下部橋臺設計

山區橋梁的橋臺在結構形式上通常有U 形重力式橋臺、肋板式橋臺以及樁柱式橋臺，其中重力式橋臺運用得最為廣泛，由于自身的受力特點，重力式橋臺不宜做得太高，一般10 m 左右即可，太高則臺身穩定性削弱，對地基承載力的要求也提高，為了減少挖方及結構本身的圬工數量，可將重力式橋臺的臺身、基礎做成合理的階梯狀。當承載力達不到重力式橋臺的基底承載力要求，而橋臺位置填土高度大于10 m 時采用肋板式橋臺是一種理想的選擇。在橋臺進入挖方時，為避免大面積開挖，可設置柱式橋臺，但當橋梁相鄰聯長太大的時候，不宜采用柱式橋臺。需要注意的是山區橋梁縱向地面線過陡，往往設置不了錐坡，此時肋板式橋臺和柱式橋臺就受錐坡的限制無法采用，這種情況下可采用重力式橋臺接樁基的形式來適應地形、地質的需要。

5 山區公路橋梁下部墩臺基礎設計

山區公路地質復雜，在路線方案比選的時候常常受地質影響較大，多數時候采用的是“地質選線”。對于山區橋梁，其下部基礎設計也基本上是由橋位地質來控制，影響較大的幾個方面有滑坡、溶洞、覆蓋層厚、地基承載力不夠等。山區橋梁的基礎主要是采用樁基礎和擴大基礎，在覆蓋層薄，地基承載力足夠的情況下可采用明挖擴大基礎，如重力式橋臺，在覆蓋層厚的情況下宜采用樁基礎，并根據實際情況選用嵌巖樁或摩擦樁。從山區橋梁的施工方面考慮，由于大型機械運輸不便、作業面難以尋找，因此可考慮做人工挖孔樁，但需要注意水下基礎和深基礎不宜采用人工挖孔樁，應考慮鉆孔樁。對于滑坡地帶應結合地質仔細分析，從橋梁的安全和穩定出發，找出可行的處理方案和施工手段，如人工反壓、設置抗滑樁等。

6 山區橋梁的美觀設計

山區高速公路橋梁的設計與施工在很多地方都有別于平原地區，在建筑美觀的要求上不如平原地區、沿海一帶，但并不是說山區橋梁設計就可以不考慮美觀上的要求，相反，本著發展的思路，現在是山區的地方，在將來開發后也許就位于城市中心或城市的邊緣，因此，山區橋梁的設計也要考慮美觀上的要求，以便于適應將來的山區開發和城市發展，這就要求設計人員在設計當中要緊密結合當地的各種路網規劃和周圍城市發展情況，合理地在橋梁美觀上進行考慮。

［1］尹智育.山區高速公路橋梁設計的問題研究［J］.科技創新導報，2011，(7).

［2］趙逵.橋梁設計中的安全性和耐久性研究［J］.中國新技術新產品，2011，(4).