山區高速公路橋梁設計的關鍵問題

龔世康

中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100000

山區高速公路設計和建設是推動地方經濟發展特別是農村發展的一項重要舉措，對于改善山區的經濟發展有著重要的作用，也是我國城鄉區域一體化發展的重要舉措。但是我國的山區地區范圍較廣，地域差別較大，一方面高速公路橋梁在設計方面還存在較多的問題，加之山區區域地形、地質條件的限制，如果設計不恰當，將會嚴重影響到山區高速公路建設的安全性。因此，根據山區高速公路建設的基本情況，結合當前的發展情況，對山區高速公路設計經驗進行分析總結，能夠提高山區高速公路橋梁建設的質量和水平，充分發揮山區高速公路的性能，推動山區經濟的持續健康發展，實現城鄉的一體化建設和發展。

1 山區高速公路橋梁設計的原則

山區的地理環境和地質條件差異性較大，山區高速公路橋梁設計和建設會受到很多外在因素的影響，故山區高速公路的橋梁設計和建設相對比較困難，設計方案不合理，也會嚴重影響到高速公路的質量。山區高速公路橋梁設計需要遵循的原則有：

（1） 要根據山區的地理環境情況，選擇合適的橋梁類型；（2）山區高速公路橋梁的設計需要充分考慮到周圍的自然環境條件，要充分減少風力、水力等可能對橋梁造成不利影響的因素；（3） 山區的地形起伏較大，需要根據實際的地形情況，做好相對應的設計，特別是橋梁高墩的設計既需要符合地形情況，同時要確保結構承載力，保證橋梁的穩定性；（4） 橋梁設計通常分為上、下結構兩部分，上、下部結構的設計原則是不同的，上部結構設計主要考慮結構跨徑與墩高的匹配、結構承受上部荷載的能力，下部結構設計重點是橋墩臺及基礎的設計，確保墩臺結構選型合理、基礎承載力滿足要求，充分保證橋梁設計的穩定性；（5）橋梁設計同時應充分考慮施工的安全性、便利性，便于簡單操作的施工往往對確保施工質量具有重要影響。

2 山區高速公路橋梁設計的特點

橋梁體系特征主要體現在橋梁平、立面的設計上，選擇合理的橋梁結構形式對于山區橋梁設計十分重要。山區高速公路橋梁設計的特點主要有：

（1） 路線平面設計受地形地貌及地質影響，而橋跨選擇又需滿足路線線型要求，根據路線線型要求，采用合理的上部結構形式，做到既安全又經濟；（2） 對于處于小半徑上的橋梁，必要時需采用曲線橋，而曲線橋不僅要承受彎矩，還需要承受較大的扭矩作用，一般宜采用箱型截面；（3） 路線縱斷面需適應山區地形起伏，橋梁跨徑的選擇與橋高關系密不可分，應綜合考慮上、下部結構匹配性，做到綜合造價經濟；（4） 山區高速橋梁處理較大縱坡時，應充分考慮結構承受縱橋向汽車荷載的影響，避免梁體支座不穩；（5） 當橋梁墩高較高時，應考慮采用部分墩梁固結的剛構體系，既能提高結構整體剛度，又可減少后期支座更換的維護成本。

3 山區高速公路橋梁設計存在的問題

山區高速公路橋梁設計需充分結合山區的地理環境和地質情況，要始終遵循因地制宜的原則，對山區高速公路橋梁設計中的關鍵環節進行分析。梁板、墩臺等主要受力構件的設計是設計中的重點部分，同時需在設計時充分考慮各種細節問題，完善設計內容。結構設計方案的不斷完善，要從保證結構本身受力性能穩定性、山區公路橋梁建設耐久性著手，使施工更安全、便利，進而提升山區公路橋梁建設的質量。

3.1 設計理念不夠完善

在山區高速公路橋梁設計過程中，橋梁的安全性和穩定性設計是重點，需要充分保證其科學性、合理性，但是在實際的設計中，設計工作受到的影響因素比較多，特別是以往較多的考慮結構建造經濟性的理念，而忽視橋梁結構在整個設計、建造、運營維護的壽命周期中的綜合經濟性，導致設計方案從整個壽命周期角度講并非是合理的方案。

3.2 基礎設計不夠完善

山區高速公路橋梁設計中，基礎設計是整個橋梁設計中的重點，直接影響橋梁結構使用的安全。而當前采用較多的基礎結構形式為鉆孔灌注樁，樁基設計依賴地勘成果的可靠性，因而準確、可靠的地質資料顯得尤為重要，但是，在實際的工程設計過程中，往往存在對于影響基礎設計的因素考慮不到位而導致的地勘資料完整性不足，設計不合理的地方。

4 山區高速公路橋梁設計中的關鍵問題

4.1 橋梁設計的環境因素

山區高速公路橋梁設計中需要充分考慮到周圍的自然環境和氣候條件，要始終遵循因地制宜的原則。橋梁設計應充分利用當地的有利條件，就地取材。從利于施工方面，當具備布設施工場地時，應優先采用預制結構，以便標準化施工管理，降低施工成本及提高施工質量；當地形起伏較大，施工場地布設較為困難時，可考慮采用現澆施工方法，避免采用不便于運輸的大噸位的預制構件；同時結構材料的選擇，宜采用便于維護管理的混凝土結構，不宜采用養護成本較高的鋼結構。

4.2 橋梁高墩的設計

山區高速公路橋梁設計中，由于山區的地形起伏較大，山區高速公路橋梁常需設置高墩，而高墩設計需要充分考慮到橋墩的穩定性。在滿足高墩受力需要的前提下，兼顧高墩造價、外形，做到既安全、又經濟美觀是設計成敗的主要因素。

5 山區高速公路橋梁設計的優化措施

5.1 做好施工前的地質勘測工作

山區高速公路的施工中，地質環境條件相對比較差，而且工程地質條件復雜，地形起伏較大，氣候環境也相對較差。因此，施工之前需要做好對地質的勘測，了解周圍的地理環境條件，如果勘測工作沒有做到位，很容易影響到后期的工程施工，因此，做好施工之前的勘測工作是十分重要的。例如，在實際施工之前，運用GIS技術對地質情況進行勘測，通過區域地圖中的位置情況，從中選擇最優的施工線路，保證設計的合理性，通過對圍巖的檢測，保障工程整體的安全。

5.2 對橋梁工程地質情況的評估

通常，在進行山區高速公路橋梁設計之前，需對路線沿線工程地質情況進行調查，在調查基礎上，針對橋位處進行必要的鉆探工作，以便充分了解橋位地質情況。特別是遇到復雜地質時，需采用各種地勘綜合手段，充分揭示橋位地質，以供確定合理的設計方案。

5.3 施工材料的準備

在山區高速公路橋梁工程施工中，一些區域比較偏僻，需要提前準備好施工材料，施工材料可以就近取材，也能夠減少運輸的成本。在工程施工之前，需要準備好施工中需要應用到的各種材料，同時需要保證材料的質量，做好對材料的檢測，要確保材料能夠達到工程施工的標準。

5.4 對施工場地地基的處理

在高速公路橋梁設計施工中，為適應相應的施工方案，有時需對施工場地進行地基處理，例如，支架現澆箱梁施工時需對支架場地進行處理，預制結構需進行預制場地的硬化處理等。對于工程施工中地基的處理，需要根據不同的地基采取不同的施工方式，以便充分提升施工的效率。

5.5 針對性處理問題

在山區高速公路橋梁設計中，需要根據當地的地理環境情況有針對性的進行設計。針對處于大縱坡橋梁的設計，需控制橋梁縱向位移；對于高墩橋梁設計，橋梁穩定性要求較高，橋墩的移位和轉角會對橋梁的受力造成一定影響，需要在設計中進行有效控制；對于位于曲線上的橋梁，上部結構選型對于曲線的適用性及施工便利性顯得較為重要；對于地震等級較高的地區，橋梁結構的抗震性能設計顯得較為關鍵；對于巖溶地區的橋梁設計，橋梁基礎地質的探明十分重要；對于有通航等級要求的橋梁設計，橋跨滿足通航需要、橋墩抗船撞設計就是重點考慮的問題；對于寒冷地區橋梁，結構抗凍性能設計就顯得尤為重要。總之，只有在工程的設計階段充分考慮各種因素，提前考慮到工程的安全性、耐久性，并做好對工程后期的維護和保養，方能使橋梁結構在運營過程始終處于良好的使用狀態。

橋梁設計施工中，各項基礎設計內容會影響到橋梁工程設計質量，每一環節的設計都會對整個橋梁后期的應用起到重要的作用，而整個設計過程中需要充分控制好成本，并對后期運營和維護提出要求。

6 結語

綜上所述，山區高速公路橋梁建設作為當前我國經濟發展的重要組成，對于提升地方經濟發展起到重要的作用，利于實現城鄉一體化的發展。為促進山區高速公路橋梁的建設，需根據山區高速公路項目的特點，充分考慮影響設計成果質量的各種因素，有效解決設計中存在的各種問題，進行針對性設計，方能確保設計方案合理。

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