簡析山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的關(guān)鍵問題

王欣

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院，湖北 武漢 430051）

簡析山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的關(guān)鍵問題

王欣

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院，湖北 武漢 430051）

隨著全球經(jīng)濟一體化的快速發(fā)展，給高速公路發(fā)展帶來了新的契機。在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計是最為重要的一個部分，對經(jīng)濟快速發(fā)展有著重要的意義。但由于山區(qū)地形復(fù)雜，公路橋梁設(shè)計中經(jīng)常會存在一些問題，影響著建設(shè)的整體效果。主要對山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的關(guān)鍵問題進行了分析，有關(guān)經(jīng)驗可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

山區(qū)；高速公路；橋梁設(shè)計

0　引　言

在進行山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的過程中，最為重要的幾個部分就是要明確設(shè)計的內(nèi)容和山區(qū)的具體情況，以便于能及時地調(diào)整橋梁設(shè)計，建設(shè)科學(xué)、合理的橋梁。同時應(yīng)重視起設(shè)計中的細節(jié)處理，從細節(jié)和全局來進行設(shè)計，這樣才能進一步地提升橋梁工程建設(shè)安全性，為工程的質(zhì)量做出保障。下面將對山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的關(guān)鍵問題進行詳細的分析。

1　山區(qū)高速公路橋梁工程設(shè)計概述

當前社會市場發(fā)展十分迅速，我國的基礎(chǔ)建設(shè)也逐步完善。交通建設(shè)作為我國基礎(chǔ)建設(shè)中的重點部分，對經(jīng)濟發(fā)展有著重要的作用。山區(qū)高速公路本身有著地形復(fù)雜、地質(zhì)復(fù)雜等特點，這是進行高速公路橋梁設(shè)計中的重點問題所在。在地形復(fù)雜方面主要表現(xiàn)在地面的高差比較大，同時坡度也比較陡。而地質(zhì)復(fù)雜則主要表現(xiàn)在滑坡、陡崖等地質(zhì)形態(tài)[1]。我國由于面積廣闊，因此存在著多種不同的山區(qū)，通常橋梁設(shè)計內(nèi)容都比較復(fù)雜，需要考慮到地質(zhì)環(huán)境和氣候條件等方面。

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中應(yīng)將地質(zhì)環(huán)境與之緊密的結(jié)合在一起。通常山區(qū)地形復(fù)雜的同時還會伴隨著出現(xiàn)滑坡和溶洞等問題，如果工程建設(shè)前調(diào)查的不夠詳細，施工中一旦出現(xiàn)大的地質(zhì)災(zāi)害問題，將給工程建設(shè)及營運安全帶來很大的隱患。因此，山區(qū)的高速公路橋梁建設(shè)有著現(xiàn)實性的特點。為了保障人員的安全和工程的安全性，在進行施工之前首先需要根據(jù)地形和地貌特點來進行安全設(shè)計，其次一定要在所使用的材料和技術(shù)等方面來提升設(shè)計的穩(wěn)定性。只有這樣才能在保證在投入使用以后車輛的行駛安全性，為人們的生命財產(chǎn)安全提供進一步保障。此外，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中應(yīng)遵循規(guī)范性的原則，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計與其他的橋梁有所不同，當中涉及到的內(nèi)容比較多，在施工技巧和工藝等方面要求也比較高，一定要在規(guī)范性基礎(chǔ)上來進行設(shè)計才能提升數(shù)據(jù)的精準度，促使工程的安全性上升。

2　山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計原則

山區(qū)地形通常比較特殊，因此設(shè)計中常常會出現(xiàn)種種的問題。近年來我國經(jīng)濟發(fā)展十分迅速，尤其是在西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施以后，我國的山區(qū)高速公路建設(shè)越來越受到人們的重視。

山區(qū)橋梁設(shè)計過程中包含了所有的橋梁類型，而在橋梁結(jié)構(gòu)安全性上需要根據(jù)可靠的結(jié)構(gòu)和合理的構(gòu)造處理措施來進行保障。同時，山區(qū)的自然條件變化無常，因此還需要考慮到風(fēng)力、水力和凍脹等自然因素給橋梁帶來的影響。很多地區(qū)的橋梁建設(shè)由于受到地形上的限制，需要進行高墩大跨結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此在結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度等方面也需要重點進行考慮。

按照設(shè)計所遵循的原則橋梁可以劃分為上構(gòu)部分和下構(gòu)部分，關(guān)于橋梁上構(gòu)部分的設(shè)計基本原則主要是根據(jù)山區(qū)的地形影響和地貌特征影響而采用合適的上部結(jié)構(gòu)型式。在進行設(shè)計的過程中，橋梁上部構(gòu)造是最為重要的組成部分，是設(shè)計中的關(guān)鍵所在，需要對此加以重視[2]。同時設(shè)計中還應(yīng)充分的考慮到費用問題，避免過高的投資而造成建設(shè)浪費。在進行橋梁上構(gòu)的選擇上應(yīng)盡量的考慮到施工中的經(jīng)濟性和合理性。其次，橋梁設(shè)計下構(gòu)部分的基本原則，主要是針對橋墩臺的設(shè)計。這部分設(shè)計中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)來進行科學(xué)設(shè)計，避免建設(shè)中出現(xiàn)的各種實質(zhì)性問題。通常來說進行山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計都會選擇圓柱形或者方柱形的橋墩，不僅設(shè)計簡單，同時施工起來也更加的方便。

3　山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計關(guān)鍵問題

（1）設(shè)計理念不夠完善

山區(qū)高速公路在進行橋梁的設(shè)計過程中，最為重要的目標是保證其穩(wěn)定性和安全性。因此在進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計上一定要更加的科學(xué)化、合理化。同時需要對橋梁的結(jié)構(gòu)特點進行全面性的分析，以便于提升橋梁的質(zhì)量。但在實際的設(shè)計過程中經(jīng)常會受到很多因素的影響，部分設(shè)計人員對橋梁結(jié)構(gòu)和使用材料等方面有所忽視，同時對設(shè)計缺少整體上的專業(yè)認識[3]。再加上設(shè)計人員在設(shè)計圖紙上難以表達清楚，導(dǎo)致后期的橋梁施工受到了嚴重的影響，出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題。

（2）施工管理水平低

山區(qū)高速公路橋梁施工由于本身比較復(fù)雜，因此在人員的素質(zhì)和能力要求上會比較高。但事實上從事橋梁建設(shè)的工作人員素質(zhì)通常都不高，只能從事基本的施工無法在技術(shù)上進行提升。同時，施工中會缺少科學(xué)管理制度限制，導(dǎo)致橋梁的安全性嚴重的受到了影響。從一些發(fā)生安全事故的橋梁上可以看出，橋梁事故的發(fā)生主要還是因為缺少法律和規(guī)定的限制，最終導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

（3）基礎(chǔ)設(shè)計問題

橋梁基礎(chǔ)設(shè)計是影響橋梁質(zhì)量的重中之重。山區(qū)高速公路的橋梁設(shè)計，墩臺基礎(chǔ)當前主要包含兩個不同的種類，一是鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，二是明挖擴大基礎(chǔ)。一般地質(zhì)條件比較好的情況下，巖層埋藏位置較淺，同時基巖也穩(wěn)定，那么則可以選擇明挖擴大基礎(chǔ)的方式。如果是一些構(gòu)造比較小的涵洞或者通道，那么通常會設(shè)計為淺基礎(chǔ)。對于一些地區(qū)，土質(zhì)比較松軟，適宜的地基持力層位置也比較深，這種情況下適宜采取樁基礎(chǔ)[4]。此外，山區(qū)橋梁建設(shè)應(yīng)根據(jù)當?shù)氐牡匦巍⒌刭|(zhì)條件和生態(tài)環(huán)境等方面來進行綜合性的考慮，以便于整體上優(yōu)化橋梁設(shè)計。

（4）鋼筋混凝土耐久性問題

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是橋梁建設(shè)中的主要結(jié)構(gòu)形式，混凝土能有效提升鋼筋的強度，并對其起到保護作用，使得橋梁的整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[5]。因此，鋼筋混凝土材料的選擇更加重要。混凝土中的鋼筋腐蝕現(xiàn)象主要是因為電化學(xué)過程而產(chǎn)生的，不僅受到了結(jié)晶結(jié)構(gòu)和受力不同等方面的影響，同時還受到混凝土質(zhì)量和外部環(huán)境的影響。混凝土本身的性能會受到環(huán)境當中的生物成分影響和物理化學(xué)作用，長時間以來會使得其內(nèi)部發(fā)生變化，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫或者其他的問題。這些問題的出現(xiàn)將嚴重的影響著鋼筋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)腐蝕問題。當前在這方面的保護主要采取環(huán)氧涂層鋼筋或者混凝土外部涂層等方式，以此為橋梁的整體穩(wěn)定提供保障。

4　山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計優(yōu)化措施

（1）設(shè)計方案的優(yōu)化

山區(qū)地形特殊，環(huán)境也比較特殊，因此在進行設(shè)計前需要進行實地考察，對當?shù)氐沫h(huán)境和氣候等方面進行全面性的了解，然后在此基礎(chǔ)上來進行科學(xué)的設(shè)計，這對山區(qū)高速公路橋梁的安全性提升和穩(wěn)定性提升都將起到重要的作用。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，當前主要包含兩種不同的形式，一種是大跨度的橋梁，另外一種是標準跨度的橋梁，由于兩種結(jié)構(gòu)在設(shè)計控制上會有所不同，因此在具體的設(shè)計中兩種形式也都會產(chǎn)生不同的問題。通常來說山區(qū)橋梁設(shè)計多數(shù)會采取標準跨度橋梁設(shè)計。這種設(shè)計方式一方面能提升設(shè)計的安全性和可靠性，另一方面在經(jīng)濟性上也有所保障，能促使橋梁建設(shè)創(chuàng)造更多的利益[6]。

（2）施工材料合理選擇

橋梁的設(shè)計安全性保障與其使用的材料性能有著重要的關(guān)系。施工材料的當中最為重要的就是混凝土和鋼筋，只有在混凝土和鋼筋的質(zhì)量得到了保障，并正確的進行應(yīng)用，才能確保橋梁的整體使用性能提升，為其安全性提供持久的保障[7]。此外，還應(yīng)重視起混凝土與鋼筋二者之間的控制關(guān)系，并規(guī)范性的進行橋梁建設(shè)，最終達到安全保障。某山區(qū)橋梁工程材料使用情況見表1。

（3）不同橋梁設(shè)計要點

在不同的山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中需要根據(jù)特殊的情況來進行針對性的設(shè)計。對于曲線、大縱坡長橋設(shè)計來說，當中應(yīng)將重點放在橋梁的穩(wěn)定性設(shè)計和變位方面的設(shè)計。當曲線、大縱坡、高墩和長橋并存的情況下，變位問題不僅對橋梁的縱向變位和豎向變位有著一定的影響，同時也會導(dǎo)致施工出現(xiàn)偏位問題。這些變化在橋梁設(shè)計中一定要加以重視，只有在設(shè)計上進行控制，才能為工程建設(shè)的整體質(zhì)量提供保障。

表1　某山區(qū)橋梁工程材料使用情況表

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計

無論在什么樣的工程設(shè)計中，結(jié)構(gòu)都是十分重要的部分。橋梁的結(jié)構(gòu)無論是施工中還是后期的使用中都會因為環(huán)境和地形的影響而出現(xiàn)問題，例如化學(xué)的侵蝕和物理現(xiàn)象等會給橋梁的整體性造成影響[8]。同時，橋梁使用的年限越長，材料的質(zhì)量受到影響的程度也就會越明顯。這對橋梁的結(jié)構(gòu)變化也將產(chǎn)生一定的作用性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，給橋梁的質(zhì)量造成嚴重的影響。

（5）運營安全性

無論是那種結(jié)構(gòu)的橋梁設(shè)計，日后都需要投入使用當中。山區(qū)高速公路橋梁本身就有著一定的特殊性，因此在設(shè)計當中更應(yīng)該考慮到其日后的運營安全性。設(shè)計中應(yīng)采取必要的防撞措施，避免由于防護欄問題而引發(fā)交通事故。

5　結(jié)語

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)是社會發(fā)展的必然選擇，同時也是促進山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要措施。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計在當前已經(jīng)取得了一定的成績，但由于地形的影響和地質(zhì)條件的復(fù)雜性導(dǎo)致設(shè)計當中始終存在著難度。因此，一定要積極地了解當前高速公路橋梁設(shè)計中存在的問題，并在此基礎(chǔ)上進行設(shè)計，提升橋梁設(shè)計的安全性和耐久性，為交通安全提供保障。

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[3]張弢.提高橋梁設(shè)計可靠性措施分析[J].黑龍江交通科技,2015(10): 25-29.

[4]王明焱.道路橋梁設(shè)計中的隱患及解決措施分析[J].科技經(jīng)濟市場,2015(8):77-78.

[5]劉一兵.橋梁設(shè)計中的問題及解決對策[J].科技經(jīng)濟市場,2015(8): 62-64.

[6]李會滿.橋梁設(shè)計階段的安全風(fēng)險識別與評價[J].交通世界(運輸.車輛),2015(6):52-53.

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U448.14

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1009-7716（2016）04-0084-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.026

2015-12-29

王欣（1973-），男，湖北武漢人，高級工程師，從事路橋設(shè)計工作。