山區高速公路橋梁設計關鍵問題研究

宋同祿

摘 要：近年來，隨著我國經濟的快速增長，高速公路建設規模不斷擴大，尤其是前兩年實施的西部大開發戰略使山區高速公路建設得到突飛猛進的發展。山區高速公路在修建過程中呈現出復雜地質地形和較多的構造物等特點，山高谷深，地形高差大，地面自然坡度陡，大部分路段都以橋梁隧道為主，一條山區高速公路設計的成功與否，橋梁部分的設計就顯得尤為重要。本文圍繞山區高速公路橋梁的設計要點，深入分析橋梁設計中的關鍵問題，以期能為有關方面的需要提供借鑒和參考。

關鍵詞：山區高速公路；橋梁設計；關鍵問題

中圖分類號：U448.14 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0096-01

1 山區高速公路橋梁設計原則

山區高速公路橋梁將大部分的橋梁類型幾乎覆蓋，通過合理的構造處理和可靠的結構計算分析能夠確保橋梁結構自身的安全性。受山區自然條件的影響，還需要對水力、雪載荷、強風等因素進行綜合考慮，避免山區橋梁出現穩定性和剛度不足。山嶺地區地形起伏，布設施工現場具有一定的難度，尤其不利于大型施工機具的使用。為預制構件提供大型的施工場地基本不可能，另外蜿蜒曲折的山路給運輸造成一定困難，在山區橋梁設計中大跨徑的預制構件受到很大的限制。但是中、小跨徑預制構件有利于施工和節省造價，在山區施工中得到廣泛應用。山區高速公路相比于平原地區，增加了大量的結構物，從而造成施工成本大幅提高。在經濟不發達地區建設公路橋梁，就需要綜合考慮造價成本，在滿足經濟指標的基礎上，對施工技術的可行性進行考慮。所以，山區高速公路橋梁的技術經濟指標需要根據工程所處的施工條件和地理環境進行論證，確保獲得最佳方案，使工程費用得到良好控制。

2 山區高速公路橋梁設計的要點

（1）做好基礎設計。擴大基礎與樁基礎目前仍然是山區高速公路橋梁最常用的基礎。通過長期實際能夠看出，挖孔樁和鉆孔樁在樁基礎施工中得到廣泛應用，但是山區復雜的地質條件給施工單位提出了較高的要求，需要施工人員詳細勘察巖土資料，認真分析工程地質、水文條件，根據環境因素設計適當的施工技術。在實際設計樁基礎施工方式時，需要對兩種不同施工方式對于沉淀層厚度的要求進行充分考慮，按照施工路段的特點進行確定。

（2）注重設計理念。受地形條件和地理條件的影響，在設計山區高速公路橋梁時需要對山地的高度、坡度等因素進行綜合考慮。通過長期實踐能夠看出，與常規的公路橋梁建設相比，山區高速公路橋梁的建設更容易受地理環境、氣候情況等因素的影響，具有較大的施工難度和危險性，因此各種影響因素都需要考慮在內。所以，在山區高速公路橋梁設計中，我們需要對工程的設計理念加強重視，對先進的技術積極學習，同時周全考慮設計時對各方面的影響，詳盡的設計安排具有較大危險程度的工藝。特殊情況下，需要事先預防工程施工中可能出現的緊急情況，及時預測相應結果，并將完備的工程預險方案制定出來。

（3）加強施工管理。由于山區地區本來就是比較陡，容易發生事故，因此有很多意外情況和交通事故出現在山區高速公路橋梁施工過程中，因此要對橋梁施工加強管理。在施工過程中，需要安排施工管理人員實時監視和處理各種不專業或不安全行為。設計人員和施工人員在施工過程中要嚴格按照設計要求進行施工，嚴格杜絕有偷工減料行為出現，這同時也要求管理人員對自己的職責嚴格履行，將巡查管理工作做好。同時要將一套專業科學的巡查管理體系制定出來，讓管理者在工作時能夠有專業的科學理論，確保各項工作有序進行，實現安全施工。

3 山區高速公路橋梁設計關鍵問題

（1）山區曲線預制梁橋預制梁、板布設。在山區高速公路橋梁施工中，預制結構是最常見的橋梁結構。但是，對于預制結構橋梁來說，它存在一定的局限性，一是預制橋梁的上部結構需要達到標準的長度跨徑。公路工程使用的預制板、預制T梁跨徑和預制小箱梁跨徑都有相應的標準（表1）。

所以，如果確定施工方案為預制結構橋梁時，需要按照標準跨徑布置孔跨；二是將高速公路修建在山區時，橋梁受地勢環境影響，通常會有一些曲線半徑存在于平面線型中，在山區公路橋梁中普遍存在彎橋。所以，施工單位要合理制定方案，科學布置板梁，充分發揮預制結構優點，確保整體線型能夠滿足平曲線型的布置要求；三是解決好上部構造板梁布置和平面區縣的適應關系。橋位處于平面曲線半徑對橋梁上部結構的平面布置具有較大影響，一般表現為中矢高和內外弧差兩個方面。在布置墩臺角度時，受曲率半徑影響，內外梁梁長存在一定差異，內外梁梁長差隨著半徑的變小而增大。在平行布置墩臺時，中矢高的大小受橋梁平面線形路面平曲線的直接影響。通常來說，橋梁的中矢高如果在10cm以下，則可用按照直線平行布孔，橋梁的中矢高如果在10cm-20cm直接，則在平行布孔以后將橋梁整體向曲線凸出方向移動，中矢高如果在20cm以上則需要按照折線平行布設，同時要適當調整邊梁翼緣。

（2）橋梁上部結構應力設計。在山區高速公路橋梁施工中，對于非標準跨徑的結構，一般采用兩種結構，一種是預應力鋼筋混凝土現澆，另一種是鋼筋混凝土現澆橋梁。其中，上部結構的內力計算是現澆橋梁結構設計中的關鍵問題。按照結構受力情況，預應力混凝土結構可分為部分預應力混凝土和全預應力混凝土結構。在計算預應力混凝土現澆梁橋上部結構時，混凝土梁在各種載荷組合作用下，各個截面是不產生拉應力的，截面最小應力σ≥0MPa。

如果個別截面由于次內力的影響無法將拉應力消除，則允許存在較小的拉應力，但要控制拉應力在2MPa以下。與此同時，因為C50混凝土有著2.65MPa的軸心抗拉強度標準值，因此只要將個別截面的拉應力控制在2.65MPa以下，混凝土就能夠滿足結構正常使用，不會出現開裂情況。

（3）橋梁下部柔性高墩設計。如果山區橋墩的高度在40m以上時，就需要對橋梁的穩定性加強重視，因為當橋梁具有較高高度時，復雜的環境因素會給橋梁造成更大的壓力，直接影響著橋梁的穩定性。按照相關標準，當l0/h>30時，構件已由材料破壞變為失穩破壞。l0/h=30是第一類穩定與第二類穩定的分界點，因此，施工單位需要對高度的柔性設計加強重視，通過柔性高墩的合理設計能夠橋梁穩定性問題得到有效解決。施工人員除了要考慮高墩橋梁的最大承受極限和橋面承載能力以外，還需要對連續梁結構時各個橋墩互相制約等因素進行綜合考慮，對整體的橋梁進行分析，對下部的高墩的柔性設計深入研究。

另外，還需要對漂流物或水質腐蝕性影響等外部因素進行綜合考慮，進行配筋計算和裂縫驗算，完成對整個墩臺的下部結構計算。

（4）山區復雜地質條件橋梁樁基設計。在實際施工中，可能會遇到斜坡、斷層破碎帶、采空區以及深厚覆蓋層等地質條件。以深厚覆蓋層條件為例，較厚覆蓋層分布厚度在50-70m左右，我們在選擇樁基施工方式時需要根據覆蓋層的厚度進行。30m以下厚度的一般是按照嵌巖樁設計，超過40m的按照摩擦樁設計，大于30m且小于40m范圍內的可以根據經濟水平、技術水平等任意選擇。施工人員需要根據樁基施工方式來確定樁長，并對側壁摩阻力的作用進行充分考慮，使樁長適當減少。與此同時，采用摩擦樁時需要對沉降對上部結構的影響進行綜合考慮，特殊情況下上部結構采用簡支結構，從而使沉降對橋梁上部結構的影響有所降低。

4 結語

綜上所述，隨著山區經濟的發展和現代化進程的加快，山區高速公路有著更高的要求和更大的需求，因此需要通過多種手段使公路的設計質量得到提高。其中橋梁在山區高速公路設計中占有較大比重，所以要加強對橋梁設計關鍵問題的探索，把握好山區高速橋梁設計的關鍵問題，保障山區高速公路橋梁設計質量，提高山區高速公路的穩定性、安全性和舒適性。

參考文獻

[1]石春瑞.山區高速公路橋梁設計關鍵問題探討[J].科技與創新，2014（15）：83+87.