橋梁設計在中小河流治理工程中的應用

張秀梅，隋高陽，邱華

橋梁設計在中小河流治理工程中的應用

張秀梅1，隋高陽2，邱華1

（1.山東省水利勘測設計院，山東濟南250014；2.山東水利興水科技有限公司，山東濟南250014）

針對中小河流治理工程中生產橋在設計中經常遇到的問題，從荷載等級、防洪標準、橋面寬度、結構形式、細部構造的確定等方面進行了闡述，并呼吁對這類橋梁加強后期管養工作。

荷載等級；防洪標準；橋面凈寬；結構形式

在中小河流治理工程中，跨河橋梁工程占有較大的比重，而且橋梁工程的建設與河道工程管理與百姓的生產生活息息相關，受到各級管理部門的高度重視。通過近幾年參與工程實踐，筆者對中小河流治理工程中的橋梁工程設計進行了分析歸納，總結出幾點體會。

1 橋梁工程設計常見問題及建議

1.1 荷載等級的確定

在橋梁工程設計中，首先要明確橋梁連接道路的等級，根據道路等級、交通量大小和重型車輛多少確定采用的荷載等級。中小河流治理工程中的橋梁多為滿足農業生產用的生產橋，兩側連接道路有的能達到四級公路標準，有的根本達不到四級公路標準，但筆者仍建議荷載等級采用公路Ⅱ級汽車荷載，不做折減，原因如下：

1）目前山東省的經濟發展快，村村通公路基本遍布全省，路網完善，農村車輛增長迅速。

2）現在農村耕地正在開展流轉模式，大面積種植各類農作物，機械化水平高，對田間道路上的橋梁要求相對提高。

3）按設計的全壽命周期考慮，中小橋主體結構的設計使用年限至少30年，基礎設施建成后承載能力就確定了，應避免勞民傷財。

4）從工程造價方面考慮，同等的地質條件，公路Ⅱ級汽車荷載和公路Ⅱ級汽車荷載折減0.7倍，筆者計算過，前者比后者投資高出約15%，但若結合全壽命周期設計，采用公路Ⅱ級汽車荷載一次性投資略高，卻更經濟合理。

1.2 防洪標準的確定

按照《公路橋涵設計通用規范》，中小河流治理工程中，其治理標準一般為10年一遇防洪標準或者20年一遇防洪標準，很少能達到25年一遇防洪標準，因此如何確定跨河橋梁的設計洪水標準值得商榷，筆者認為這類跨河橋梁的洪水標準可按不低于所跨河道的治理標準確定，在橋梁設計時采用所跨河道的治理標準，橋梁的主體結構不會影響河道行洪，且洪水即使達到河道的治理標準，橋面仍能正常通行，搶險救災亦能正常進行。若按規范要求確定跨河橋梁的設計洪水標準，橋面高程將會根據相應防洪標準的設計水位有不同程度的提高，橋面和兩岸大堤要順接，同時橋面和堤外道路也要順接，引路均要相應增長，不僅增加工程的投資，也使在道路上行駛的舒適性降低。

1.3 橋面寬度的確定

生產橋兩側連接道路現狀有的是土路，有的是寬度小于4.5 m的硬化路面，稍寬些的是6.0 m左右的硬化路面，不能完全按照規范要求來確定。因此，筆者建議根據行車道的寬度確定橋面寬度，對于連接兩側小于4.5 m寬路基的單車道橋梁，橋面凈寬采用4.5 m，對于雙車道橋梁，橋面凈寬采用6.0～7.0 m，兩側根據防護要求，設置防撞護欄或人行道欄桿。

1.4 結構形式的確定

按照適用、經濟、安全和美觀的設計原則，并根據橋位處地形、地質、水文、氣象資料，結合橋梁跨越要求，綜合考慮材料用量、施工吊裝能力、造價等因素，橋梁上部結構一般采用預制裝配式結構，并且采用標準跨徑，以利集中預制、分散安裝，便于設計和施工管理。

對于跨徑為中小跨徑橋梁，其吊裝重量在30 t左右，能較好適應國內施工水平和能力，目前國內公路上普遍采用的預制梁主要有預應力T梁、預應力空心板、預應力小箱梁，現以20m跨徑為例，對幾種結構形式進行比較，詳見表1。

表1 橋梁上部結構型式比較表

經表1綜合比較，先張法預應力混凝土空心板作為橋梁上部結構采用方案，可有效降低橋面高度，縮短橋梁長度，減少工程造價。若工程場區交通條件允許，且附近有預制廠，這種橋型方案是最經濟合理的。橋梁結構形式選擇平直剛勁、簡潔有力的梁板式結構，是符合橋梁美學和力學要求的，這種簡潔結構更容易與周圍環境相融合。結合沿線地形，擬定合理橋梁寬跨比，橋梁整體上體現結構力線的連續性，使人簡明地看到力傳遞的暢通途徑，給人視覺上的通暢、穩定，增強平穩的安全感。橋梁方案選擇上，要把質量安全當作首要因素考慮，決不能刻意追求“新、奇、特”橋型結構，以防止出現質量安全隱患。總之，每個工程項目都有各自的特點，選用何種橋型方案不是固定的，合適的就是最好的。

1.5 細部構造設計

在橋梁設計中，橋梁主體結構受力一般是大家關注的重點，對一些細部構造容易忽視，從而造成橋梁整體結構的破壞。中小橋梁的細部構造同樣重要，橋面鋪裝、排水設施、伸縮裝置、欄桿、支座以及支座墊石等絕不容忽視。

橋面鋪裝目前常用的為瀝青混凝土鋪裝和普通的現澆防水混凝土鋪裝兩種形式，根據橋梁兩側連接路的路面材料和橋面鋪裝層工程量的多少綜合考慮橋面鋪裝采用形式，避免出現一座小橋幾方瀝青混凝土，讓施工單位無法施工的局面。無論采用何種形式，都需做好防水處理，防水層的設置可減少鋼筋的銹蝕，保證橋梁結構的質量。

排水設施、伸縮裝置和欄桿設計按照工程設計的常規做法基本都能達到功能要求，現在要強調一下支座和支座墊石設置的重要性。中小生產橋一般均設置板式橡膠支座，其使用壽命一般20年左右，低于主體結構的設計壽命，因此要考慮橋梁在服役期間支座的維護和更換問題，墩臺蓋梁上設置支座墊石是非常必要的，以便檢查和更換支座時能有足夠的空間。

2 結語

橋梁的設計僅為其全壽命周期提供最基礎的技術保障，而橋梁的長期正常使用，不僅取決于建造質量，更依賴于后期的管養水平。目前這種非等級公路上的跨河橋梁，在水利工程建設中完成，一般后期養護也屬于水利工程管理部門，交通運輸部門基本不參與這類橋梁的管養工作，而水利部門的管養對水閘、泵站等水利建筑工程非常重視，對跨河橋梁的重視度相對較低，且管養技術水平相對交通運輸部門也較低，同時無法對超載車輛采取管制措施，因此相關部門相互協調，對這類橋梁的管養給予足夠的重視，以保障該類橋梁的長期正常使用。

（責任編輯 趙其芬）

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2017-04-08

張秀梅（1977—），女，工程師