山區高速公路橋梁設計關鍵問題研究

劉洋1 鄒俊生2

1沈陽博凱公路工程設計有限公司 遼寧省沈陽市 110000；

2遼寧乾成工程設計咨詢有限公司鐵嶺?；墼O計咨詢分公司 遼寧省鐵嶺市 112000

摘要：文章首先闡述了山區高速公路橋梁設計的簡單介紹以及其主要特點，接著重點針對山區高速公路橋梁設計的幾個關鍵問題進行分析研究。

關鍵詞：山區；高速公路；橋梁設計

一、前言

近年來，山區進行高速公路橋梁建設得到了很大的發展，山區進行高速公路橋梁建設同一般的高速公路建設是有著一定差異的，在山區進行高速公路建設要面臨的問題是非常多的。

二、山區高速公路橋梁設計簡介

經濟建設的不斷發展，我國的很多地區都被帶動了起來，為了更好的發展西部地區的經濟，山區建設的高速公路工程就逐漸增多了。我國的很多地區都是地處山區的，為了更好的發展經濟，在山區修建高速公路成為了發展經濟的重要途徑。在山區修建高速公路首先要克服的問題就是地形地質情況復雜的問題，在進行高速公路施工中，施工中橋梁和隧道的施工比例是非常大的，這樣就使得設計工作成為了高速公路能否成功的關鍵。因此，山區進行高速公路橋梁建設一定要重視設計工作，只有在進行設計的時候將可能出現的問題都進行考慮，這樣才能更好的保證高速公路橋梁工程能夠順利的進行。

三、山區高速公路的主要特點

山區高速公路主要特點是地形、地質、水文條件復雜。地形復雜，表現為溝壑眾多，地面高差變化大，橫坡陡。地質復雜，表現為滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、陡崖、斷層等不良地質不同程度存在，巖性、巖石風化程度各有不同。水文復雜，表現為水系眾多，水文地質、暴雨、洪水、泥沙沿路線不盡相同。山區高速公路往往是沿溪展線，受地形、地質、水文的影響，路線布設時平縱橫三個方面普遍都受到約束，造成平曲線多，平面半徑較小，縱坡較大。路線反復沿河岸交替設線，斜、彎及縱向橋多；橫坡陡，半幅橋和半幅路基多；路線跨越眾多溝壑，高墩大跨多，墩臺形式多，因此橋梁設計中必須協調解決好橋梁各細部構造與地形、地質、水文之間的關系，處理好與擋墻、隧道、交通設施、排水設施等其它構造物銜接，從而體現細部處理見設計水平的觀念。

四、山區高速公路橋梁工程設計的重點

在當前的市場經濟環境下，我國各項基礎設施建設日臻完善，尤其是交通建設的發展極為迅速，交通建設及其管理在經濟發展中的地位日益突顯。公路橋梁設計作為交通建設的一部分，是呈現某個地區交通環境建設可行性和經濟性特征的重要依據。在山區公路橋梁工程設計環節中，最重要的是路橋界限的基礎設計和結構體系的整體構建，同時，要掌握橋梁與路基之間的關系，并以山區公路建設和橋梁工程施工的實際狀況為準，進一步完善設計內容。

五、山區高速公路橋梁設計關鍵問題

1、山區曲線預制梁橋梁、板布設問題

預制結構橋梁就是將橋梁的梁、板等上部結構先行預制好后，直接架設到橋梁的下部結構上。預制結構設計簡單，施工方便快捷，可以從設計到施工上批量生產，是一種造價較低而又高效的設計方案，因而成為了西部欠發達地區山區高速公路橋梁設計的首選方案。然而，預制結構橋梁在其省錢而又高效的同時，也有一定的局限性。預制結構橋梁的上部結構理論上來說必須是標準長度跨徑；預制結構梁、板全都為直線結構，然而，山區高速公路橋梁中直線結構橋梁很少，大部分均為彎橋。因此，如何把直線預制的梁、板布設到平曲線上成為了預制結構在山區高速公路橋梁架設中的又一重要問題，主要有墩臺等角度布置和各墩臺平行布置兩種方式。

（1）墩臺等角度布置

墩臺等角度布置結構的橋墩中心線與橋臺中心線交點處的切線所成角度均相同，橋墩與橋臺的中心線互不平行，各橋墩蓋梁長度全部相同。墩臺等角度布置通常為等90°布置即徑向布孔。

墩臺等角度布置時，內外梁梁長不相等，一般通過等梁長法和變梁長法來解決。等梁長法適用于曲線半徑較大的情況，將預制梁預制成標準跨徑等梁長，而梁長的變化則通過現澆梁端長度或連續梁現澆中橫梁的寬度來調整。當曲線半徑較小時，內外弧差較大，導致內外梁長度差別較大，此時采用變化預制梁長度的方法來適應曲線引起的梁長變化，也即變梁長法。變梁長法雖然設計簡單，但施工難度較大，因此，設計時應盡量采用等梁長法。

（2）各墩臺平行布置

各墩臺平行布置時，各孔預制板長度相等，但由于板端角度不同，墩、臺長度不一致，使得設計和施工相對復雜。

墩臺平行布置通常有按直線布板和按折線布板兩種方式。按直線布板時，橋墩中心線與橋梁中心線所成角度相同，各橋墩中心線互相平行，直線布板設計和布板方便簡單，但采用這種方法需要犧牲平面線形的曲線協調性，因而只是用于長度較短且曲線矢高不超過20cm的中、小橋。按折線布板時，橋墩中心線與橋梁中心線所成角度各不相同，各橋墩蓋梁長度各不相同，上部結構板長相同，每孔內預制板角度相同但各孔板角度均不同。折線布板適用于曲線矢高大于20cm的情況。

2、山區高墩橋梁下部柔性高墩設計問題

受山區復雜地形及公路線形的影響和制約，山區公路橋梁大部分為高墩、大跨橋的結構，然而，隨著橋梁跨度的增大，橋墩的截面尺寸也需相應增加，這必然使得橋梁下部結構的工程量增大，工程造價增高。為了減少工程材料，降低工程造價，近年來提出了柔性橋墩的設計方法，柔性橋墩在實現橋梁下部構造輕型化的同時，還能減少水平外力對橋梁上部結構的影響。

柔性高墩結構的計算方法為集成剛度法。集成剛度法把單層連跨結構逐跨濃縮為兩端具有抗推（拉）的彈性支承的單跨結構，從而使得計算量大大減少。結構抗推（拉）的剛度可用彈簧表示，剛度的集合，可用若干串、并聯在一起的彈簧模型模擬。連續梁橋的橋墩與其支座的集成剛度可認為是串聯關系，而各個橋墩之間的集成剛度是并聯關系。

3、山區橋梁基礎設計問題

橋梁基礎的設計對整個橋梁的質量和正常使用起著決定性的作用。山區公路橋梁的墩臺基礎形式主要有鉆孔樁基礎和明挖擴大基礎兩類。一般來說，對于地質條件較好，巖層埋藏位置較淺、基巖穩定、山體平緩等的橋位處，優先選擇明挖擴大基礎。對于小型構造物如涵洞、通道等，一般也設計為淺基礎。對于載荷較大，地基上部土層較軟，適宜的地基持力層位置較深時，可考慮采用樁基礎。樁基礎的設計核心是在滿足單樁承載力的前提下，以摩擦樁樁長作為控制指標；嵌巖樁一般取用雙控指標：基巖強度和嵌巖深度。此外，山區橋梁地形、地質、生態條件復雜，實際設計中應在綜合考慮地形、地質條件的同時，還需慎重考慮對生態環境的影響。

4、鋼筋混凝土的耐久性問題

在鋼筋混凝土結構中，混凝土對鋼筋起保護作用并提供結構抗壓強度，而鋼筋提供結構的抗拉強度，因此，鋼筋混凝土的材料性能衰退主要有混凝土中鋼筋的銹蝕和混凝土本身性能衰退這兩個方面?；炷林袖摻畹匿P蝕主要由電化學過程而引起，不僅受本身的晶格結構差異、化學組成不同、受力程度不同、鈍化膜不連續等不均勻性因素，還受混凝土性能的好壞、外界環境介質、破壞情況等因素的影響?；炷帘旧淼男阅芩ネ酥饕富炷潦苤車h境的生物、化學、物理作用，導致混凝土內的一些成分產生反應，使得混泥土發生溶解析出、變性、基體開裂及結晶膨脹等，最終降低了混凝土的性能，更嚴重的會加速混凝土中鋼筋的腐蝕。目前的保護措施有采用環氧涂層鋼筋、高性能混凝土、混凝土外涂層、電化學保護、鋼筋阻銹劑等幾種方式。

六、結束語

總而言之，只有將山區高速公路橋梁工程設計中的各項細節問題處理好，才能提升該項目的整體設計效果，進而保證山區高速公路橋梁工程建設的質量。

參考文獻：

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[2]王常青.山區高速公路橋型選擇[J].交通標準化，2015，10（5）：20-21.