剖析山區樁柱式橋梁受力的設計

任佳貝（山西省公路局太原分局勘測設計所，山西　太原　030012）

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剖析山區樁柱式橋梁受力的設計

任佳貝
（山西省公路局太原分局勘測設計所，山西太原030012）

摘要：概述了山區橋梁設計應遵守的基本原則，從橋梁外業勘測、下部結構選擇、上部構造設計等方面，對樁柱式橋梁受力的設計進行了論述，總結了橋梁設計中的注意事項，從而提高山區公路橋梁的安全性及適用性。

關鍵詞：山區橋梁，樁柱，橋墩，橋臺，橋梁結構

0　引言

我國山區地帶，多伴隨著地勢落差比較大，溝谷以及懸崖等特殊地勢地形比較多，所以在公路工程項目建設中橋梁的施工項目也增加了很多，而且其橋梁比例也很高。但由于山區的地質以及相應的環境等，例如縱坡大或者是半邊橋的形式比較多，這使得山區公路橋梁的設計無形中增加了大量的限制元素。總的來說，將山區的地質環境以及自然環境結合，并利用現場的勘探，綜合性的對橋梁設計的因素等進行分析，提高橋梁細部結構的設計，這就是現階段山區橋梁工程設計師應該注意的重點，而且這也是保障橋梁結構可以順利施工并安全通車的根本所在。

1　山區橋梁設計所遵守的基本原則

山區橋梁設計所遵守的基本原則，第一點就是橋梁結構體系必須要安全可靠；想要保障結構體系的安全可靠，就必須對山區地質的條件，例如風以及雪的荷載，自然環境的凍脹還有水等因素對橋梁結構的影響進行考慮，所以在對橋梁設計時，就必須要根據這些因素，對橋梁的橋墩以及橋臺等進行有針對性的設計，并通過相關的實驗還有數據的分析，保障設計的方案最終滿足其要求。第二點就是設計的方案必須符合經濟相關要求，而這樣還可以有效的保障施工完成投入使用后的養護管理；由于山區特殊崎嶇的地形，使得線形布設還有縱坡設計都非常的困難，并且相對的造價也比較高，所以在山區橋梁的設計上就應該對技術的經濟性指標做出全面的分析，合理的降低建設資金的投入。當然，除此之外，還應該對設計的方案是否方便施工，大小跨徑采取的預制結構以及現澆結構等等進行考慮。第三點就是橋梁外觀的協調性；山區自然環境使得其植被非常的茂盛，而且景觀也比較美，所以在橋梁的設計上就應該對墩柱形式還有上部結構形成與環境相互協調的外觀，也就是增加橋梁結構的景觀效果，除此之外，對于設計的方案上，也應該在施工作業時對山體以及河流的保護措施進行考慮，有效的降低橋梁結構在施工時對原生態的影響。

2　山區樁柱式橋梁受力的設計

2.1橋梁的外業勘測

山區橋梁的設計，其外業勘測是整個工作的第一步也是極其重要的一部分，因為在這個階段需要對橋梁基礎的數據進行收集。對于山區橋梁外業勘測來講，其主要的勘測內容就是對橋梁縱斷面還有歷史洪水的概況和河床的比降等等數據進行相關的測量與收集。對橋梁跨徑還有標高影響最大的就是山區地形的條件，所以在外業的勘測上，主要就是對橋梁縱斷面以及墩臺橫斷面還有整個山區公路的局部地形等內容進行勘測。而為了減免公路設計中橋梁出現相應的基礎落空現象，在勘測的過程中，應該適當的加密橫斷面，并將縱橫斷面的測線適量的延伸。在橋梁的外業勘測時，就應該分別對路線的中心以及兩側橋邊緣進行測量，而測量的技術也應該利用現階段的GPS技術或者是全站儀測量等，其目的就是為了提高點位設計的準確性。

2.2橋梁下部結構合理的選擇

山區橋梁的設計，正常應該按照線路的走向以及地形等條件，選擇合理的墩臺形式，保障橋梁下部結構的穩定性，并有效的降低工程施工的造價。在橋梁的設計過程當中，應該合理的對墩臺的高度進行相關的控制，也就是將橋梁的跨徑和墩高控制在0.168～1.0這個范圍內，但針對河谷以及山溝比較多的地形，橋梁的設計在橋臺的高度上應該盡量減小，雖然會在一定程度上將跨徑增加，但在施工上卻非常的便利，并且對于整個橋梁的質量也有所提高。

2.2.1橋墩的形式

山區橋梁的橋墩如果高度在35 m之內，就可以根據現場的情況選擇柱式橋墩或者薄壁空心墩和Y型墩等。但橋墩形式的選擇有一定的限制，例如方柱墩在同等的截面下，其抗彎性非常的好，而且受力均勻方便調整墩柱的受力，但有一點墩柱和樁基間必須要通過樁帽連接，而且增加工程的施工量還會造成邊坡的不穩定，所以橋墩形式的選擇應該根據地形的環境，還有墩高和上部結構的形式，之后才可以再做選擇。有些情況，例如沿山腰展布的中小跨徑橋梁這種情況，為了減少不必要的墩臺還有基礎產生的邊坡在開挖時造成山體不穩的狀況，可以采用獨柱墩的方法，但該方法對墩高有要求，通常不能超過20 m。

2.2.2橋臺

山區橋梁的橋臺，經常看到的就是U形臺，或者是樁柱式臺等，在這其中，最常用的就是U形臺，所以對橋梁橋臺設計過程中必須要考慮地形的條件進而合理的分劃臺階。樁柱式的橋臺缺點就是抗推剛性比較差，所以通常適用在后臺填土高度小于5 m的環境；肋板臺所能適應的環境更加的廣闊，但山區的路線非常的崎嶇，并且地形陡峭，很難設置成錐坡的環境，綜合下來，采用樁柱式橋臺還有肋板臺在這種情況下很難適應。

2.2.3基礎

山區橋梁在基礎的選擇上，通常都會使用擴大基礎或者是樁基礎，由于山區的地質條件相比還是比較不錯，所以分離式擴大基礎在這里應用的就比較多，而如果地質的條件很差，就應該采取擴大基礎進而滿足承載力的要求，適當的選擇樁基礎等等。

2.3橋梁上部構造的設計

一個山區橋梁上部結構的設計，應該盡可能的執行標準化還有裝配化的設計方法，對于跨徑不大于30 m的山區橋梁，應該選用空心板或者是小箱梁和T梁等形式。這幾種形式中，空心板橋梁的跨度通常都在10 m～20 m的范圍之內，其使用的地形條件也比較好，而且非常適用墩高比較小的中小橋梁。橋梁上部結構跨度在30 m～50 m之間的，通常都會采用先簡單支撐之后連續的使用T梁形式。而對于山谷較為寬的以及深度較高的橋梁，通常會選擇使用預應力混凝土鋼構連續梁，再者就是大跨拱橋等等形式。

山區的公路多是彎彎曲曲，這對于線性曲線段的橋梁來講，其橋梁的自重還有偏心布置的交通運輸，汽車離心力等等預應力的影響下，都會對橋梁上部的結構產生一定的扭矩力影響，面對這樣的形式，應該將箱梁的選擇，放在擁有高強抗扭能力上。而如果跨徑相對比較大的路線曲線段的橋梁設計，就應該選擇有利于懸臂澆筑施工作業的應力混凝土鋼結構連續箱梁，這樣一來還可以提高橋梁的整體抗彎扭以及受力性能等等。對于跨越跨深山谷通常都會使用拱橋，避免高橋墩的出現使得施工的難度無形中加大。拱橋的結構應該選擇勁性骨架混凝土或者是鋼管混凝土結構。而曲線段的橋梁，就應該選擇直拱肋以順應平面線形，這樣可以有效的提高結構的整體性能。

3　結語

由于山區地形地質非常的復雜，而且線形平縱的變化很大，所以山區的橋梁設計在相關的標準要求上就非常高。山區橋梁設計的相關人員，應該實際的對現場進行勘測，在數據資料收集好之后，確立設計中所需要的綜合分效率的因素，并且要注意施工作業過程中的一些操作性，優化山區橋梁設計的方案，并提高橋梁的適用性以及經濟技術性，保障山區公路橋梁的建設可以順利的通車，并保證其安全性以及舒適性。

參考文獻：

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［4］孫小龍.整體式橋臺橋梁受力性能研究［D］.哈爾濱：東北林業大學，2014.

Analysis on mountainous pile type bridge force design

Ren Jiabei
（Taiyuan Survey and Design Office Branch，Shanxi Roads Bureau，Taiyuan 030012，China）

Abstract：This paper summarized the basic principles of mountain bridge design，from the bridge field survey，lower part structure selection，upper structure design and other aspects，discussed the pile type bridge force design，summarized the matters needing attention in bridge design，so as to improve the safety and applicability of mountainous highway bridges.

Key words：mountain bridge，pile，pier，abutment，bridge structure

中圖分類號：U442.5

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0176-02

收稿日期：2015-12-15

作者簡介：任佳貝（1987-），男，助理工程師