關于山區公路常規橋梁的設計探討

李莉LI Li

（赤峰市翁牛特旗交通運輸局，赤峰 024000）

（Transport Department of Wengniuteqi，Chifeng City，Chifeng 024000，China）

1 山區公路橋梁的設計特點

山區公路橋梁的特點很大程度上取決于山區特殊的地理環境和條件。山區一般地面起伏大、坡度陡峭，不良地質常常容易發生滑坡和坍塌的現象，在有水系的地方，河流情況不同于平原地區，河流常具有流速快、河床縱坡較大且沖刷強烈的特點。這些山區特殊的地理條件決定了山區公路橋梁設計的復雜性和艱巨性，橋梁設計不但要避讓和跨越眾多障礙物，而且受到多重外部因素的制約。長橋、高墩、大縱坡、多曲線是山區公路橋梁設計的常見特點，山區公路的路線設計為解決特殊地形與較高的地形之間的矛盾，彎橋、斜橋分布較多，以此來縮短線路長度、降低橋梁總體造價。在地質運動和水流沖刷嚴重的地區，容易形成V 形的溝谷，沿河兩岸懸崖峭壁多有分布，長縱坡和大縱坡的橋梁是常見橋梁設計形式。

2 山區公路常規橋梁的設計原則

如同大多數工程的設計原則，山區公路橋梁的總體設計原則應堅持安全性、適用性及經濟性，在此基礎上力求美觀性。安全性要求橋梁結構在強度、穩定性和耐久性上有足夠的安全保障；適用性表明山區橋梁的設計一定要結合當地具體的地質條件充分考慮，最大限度發揮橋梁工程的社會效應；經濟性顧名思義，山區橋梁的設計不僅要考慮技術上的可行性而且要充分考慮橋梁工程的造價，設計中應因地制宜，根據工程所處的地理環境，進行多方案的經濟可行性探討。在此基礎上考慮橋梁的美觀性，即橋梁造型具有一定的造型美，能與周圍環境相協調，自成一道美麗的景觀，這個原則實現的前提是一定在確保橋梁的安全可靠和經濟適用的基礎上才能去達到的。

3 山區公路常規橋梁的設計分析

3.1 橋梁整體方案的設計 山區公路橋梁設計的首要問題是考慮路是否采用橋梁方案，亦或是路基方案。修筑山區公路橋梁是為了跨越河流、溝谷以及繞開某些特定的不良地質段而進行的工程。在山區一般而言，由于地形起伏而修筑的旱橋所占的比重較大。在這種情況下，設橋地段的填方路基高度限值的設定就成為關鍵問題，這是因為一方面這是整個橋梁工程的基礎，另一方面，這也直接影響到橋梁工程的建設規模和投資。在實際設計中，設計人員應該結合路線方案與橋梁各部分的構造物來進行最后的方案設計。尤其在路基中心填方高度大于20m 時，更需要參照具體情況而定。另外，在山區居民集中或耕地緊張的地區，即使路基填高不大也要盡量設橋，這樣做不但可以最大限度地減少公路帶來的屏障效應而且在耕地緊張的情況下也是對土地資源的一種保護。但是在大多數山區路段，為了減少土方量的調配和運輸，即使填高超過30m一般也仍采用路基方案，這樣可以大大提高橋梁建設的社會效益和經濟效益。

3.2 橋址的選擇 橋址的選擇總體服從公路的線路安排，因此在公路線路的選擇中，橋址的選擇要盡量避開可能會發生巖溶、滑坡、泥石流等地質災害的不良的地質河段和容易形成流水、流木的河段。較為理想的橋址選擇是河流的河道順直、河床良好、河槽水流通過能力良好，確保橋梁軸線盡量與水流的主流方向正交。此外，橋址的選擇應避開不良地質帶諸如有斷裂、巖堆、積雪、采空區、山體坍塌的地帶，對于出現凍土、膨脹土、鹽漬土、粘土等特巖土發育的地帶同樣是不適宜選作橋址的。

3.3 橋墩的設計 橋墩的選擇要結合山區地區的地質條件、橋梁的跨徑、墩高進行綜合考慮。山區橋墩的常見形式有柱式墩、薄壁墩、Y 型墩等等，設計中最常用的是柱式墩，柱式墩分為圓柱和方柱。柱式墩能較好的受力性、構造相對簡單，能克服山區公路橋梁高墩壓曲失穩。在實際設計中對于橋墩的設計要點主要有以下幾個方面。

①當橋墩的墩高小于30m 一般設計為雙柱式或三柱式橋墩，而墩高不小于30m 時宜設計為矩形空心薄壁墩。而在墩高大于7m 的雙柱式或三柱式橋墩處則應設置橫系梁，設置的間距為每7m 設置一道，樁頂設置地系梁。②墩柱直徑的型號最好是一種或者兩種，如果過多則容易造成施工的困難，也不利于節約工程造價。③在橋墩的剛度不夠時，最好能設置活動的支座或板式橡膠支座，以來增強其剛度。④樁基嵌入的深度宜在基巖的3 倍樁徑處，在左右橫坡較大的地方要加長樁長，但是應注意左右樁的長度不宜相差太大。在橫坡較陡、高差較大的地方，通常采用增加的辦法來提高橋墩的橫向剛度。當出現覆蓋層較厚且偏壓嚴重時，宜在樁位的上坡方向設置抗滑樁來抵抗偏壓。

在設計中具體選用何種柱式墩應視具體的問題具體分析，例如，在河流河床主槽不明顯的地方，橋墩處于主槽中，使得阻水嚴重，橋墩局部沖刷大，這個時候采用獨柱墩是比較合適的，可以減小橋墩的阻水面積。此外，在地面橫坡大的地方設置橋墩，也往往采用獨柱墩，因為獨柱墩不僅能最大限度減少山體開挖而且對橋梁跨越道路、河流等障礙物具有很強的適應性。

3.4 橋梁上部結構的設計 橋梁的上部結構是指橋的板或梁，在設計中一方面要處理好跨徑和墩高的關系、按照橋梁的美學原則，選擇0.618-1 的比例是比較經濟，例如30m 跨徑的橋梁最適合的墩高一般在18m-30m，山區地段地面起伏變化較為頻繁，在選擇跨徑時通常要根據地形而定，而不能以墩高的變化來決定跨徑的大小，當墩柱高度變化很大的時候，宜采用組合跨徑。在設計橋梁時若有好幾種可供選擇的跨徑方案，則應結合上下構造進行造價分析，選擇造價經濟合算的。

另一方面要處理好上部結構和平面曲線的關系。橋梁的平面曲線半徑對橋梁跨徑具有較大影響，其主要體現在兩個方面——內外弧差及中矢高。由于曲率的影響，內外梁的梁長不一致，其變化是曲線半徑越小，內外梁的梁長差大，曲線半徑越大，內外梁的梁長差越小。對此問題，解決的方式可以根據平面曲線半徑變化梁長，如果梁長不變則也可以通過加大帽梁或封錨端來處理。關于中矢高的問題，調整護墻內緣線使之與平面曲線相適應是解決中矢高小于10cm 時的有效手段，對于高矢高大于10cm 的情況，可以按實際曲線來預制梁的外緣，或是在預制T 梁邊梁時，將邊梁預留一段長度，使現澆橋面板和護墻適應平面曲線。

4 山區公路常規橋梁設計的其他注意事項

在掌握了以上設計的原則和要點外，還有一些情況需要加以注意。當橋跨區部分的地面占據了上部板梁位置時，地面至梁板底面至少50cm 的區域要加以清空，而且要對清空位置進行邊坡防護工作。如果要在道路的中央分隔帶設置橋墩，那么在設計中應該考慮增加橋墩的防撞設計同時提高橋墩的剛度。在允許的情況下，橋墩最好不設計為獨柱墩，獨柱墩雖然也有其自身的優勢和多種適用性，但是也容易發生偏載和傾覆。如果現實條件決定了一定要采用獨柱墩的設計時，則應采取相應措施防止偏壓和傾覆。

5 結語

鑒于山區橋梁設計的特殊性及其在山區公路工程中的重要地位，因此在實際設計時，應認真貫徹工程設計原則，掌握山區橋梁的設計特征，結合具體的現場情況，因地制宜，做出科學的、合理的設計方案。最重要的工作是一定要從實際出發，采用靈活的設計方式，確保橋梁的安全耐用性。

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[2]黃皓,彭念.淺談山區公路常規橋梁設計[J].中國高新技術企業，2012（18）.

[3]楊大烈.山區公路橋梁設計探討[J].房地產導刊，2014（1）.