山區高速公路橋梁設計關鍵問題研究

司衛星

[摘要]近年來，隨著我國國民經濟的不斷提升，交通運輸行業得到突飛猛進的發展，高速公路帶來的便利使人們對其設計和建設越來越重視。我國地域廣闊，尤其是在山區修建的高速公路相對較多，受地形地勢、水文條件等因素影響，橋梁設施在整體高速公路工程中占有較大的比例。但是，由于很多建筑單位缺乏完善的基礎設施，造成很多問題存在于山區高速公路橋梁設計過程中。施工人員要對山區高速公路橋梁設計的重要性高度重視，不斷提升施工技術，嚴格控制施工質量，為人們提供一個良好的交通出行環境。本文簡要介紹了山區高速公路橋梁特點，重點分析了山區高速公路橋梁設計要點，以期提高我國山區高速公路橋梁的整體建設水平。

[關鍵詞]山區工程；高速公路；橋梁設計 文章編號：2095-4085（2018）04-0074-02

隨著全國交通運輸網的不斷完善，山區高速公路的進一步發展成為必然。受地理環境因素限制，我國山區高速公路橋梁設計面臨較大的困境。在山區高速公路建設中，不僅需要考慮地形高差、山高谷深以及自然坡度等問題，還需要考慮橋梁建設的多樣化特點，從根本上解決山區高速公路橋梁建設技術難點，合理的規劃和設計高速公路橋梁，從而使我國山區高速公路橋梁的整體服務性能得到有效提高。

1 山區高速公路橋梁特點

1.1 建造施工的技術標準有獨特性

相比于平原地帶修建高速公路，山區高速公路的修建具有不同的技術標準。在高速公路修建過程中，平原地區的建設側重規劃公路網，能夠細致的考量高速公路的相關用途、運輸量以及發揮功能；在山區高速公路修建過程中，需要極其嚴謹和科學的施工技術，因為受制于山區特殊的地形地勢環境，需在要建設前期對工程項目所在區域的相關自然條件進行充分考慮，在對當地生態環境合理保護的前提下科學規劃道路橋梁施工技術。

1.2 受地形地質和水文條件影響較重

山區具有復雜的地形和眾多溝壑，公路受到地形地質和水文條件影響經常性出現滑坡、泥石流、崩塌等自然災害；另外山區具有較多河流的干流和支流，山區高速公路呈現出較多的平曲線、較大的縱坡、較多的縱向面以及較陡的橫坡比等設計布局，這說明地形地質和水文條件直接影響著山區高速公路的穩定性和安全性。施工人員需要對地形地質和水文條件綜合考慮，與施工路段實際情況相結合科學布局公路建設網，合理設計山區高速公路橋梁，避免不合理的橋梁規劃與當地地質環境出現沖突，提高山區高速公路橋梁的整體質量和性能。

1.3 與自然和諧相融

在規劃設計和修建山區高速公路時，需要對當地自然條件的特殊情況進行充分利用，根據這些特殊情況將工程建設規劃的應對標準制定出來，不能按照高速公路在平原地區的修建技術進行盲目照搬；在對施工路段自然環境充分利用的基礎上，還需要與自然融為一體，對自然環境加大保護力度，高速公路在建設完成以后不但能夠使山區交通運行能力大幅提升，推動區域經濟發展，還能夠使對外交流活動更加順暢，通過與自然環境的和諧相融，使高速公路橋梁成為山區中一道美麗的風景線。

2 山區高速公路橋梁的結構設計要點

2.1 高速公路基礎設計要點

在山區高速公路橋梁結構設計中，高速公路基礎設計作為重要組成部分，設計人員和施工人員需要充分認識到基礎設計對橋梁整體結構的影響，通過對基礎設計進行不斷優化，使山區高速公路橋梁設計的整體質量得到提高。設計人員在建設山區高速公路橋梁基礎時，一般使用樁基或者擴大基礎進行。一般情況下，在地質狀況相對比較復雜的地區廣泛應用樁基，而地質狀況比較優良的地區則廣泛應用擴大基礎。山區具有相對復雜的地質結構，設計人員在設計基礎時，需要充分了解和認識山區的地質特點和結構，從而確保合理設計高速公路基礎。

2.2 橋梁的上部結構設計要點

設計人員需要與山區高速公路的實際狀況和特性相結合，采取方便經濟的預制裝配化結構設計山區高速公路橋梁。設計人員需要與公路橋梁的具體情況相結合，在高速公路橋梁設計過程中應用預制裝配化結構，同時對工程的造價問題進行充分考慮，科學合理規劃山區高速公路的橋梁設計。設計人員在具體設計山區高速公路橋梁時，需要合理計算和規劃跨徑和墩高的關系。山區高速公路橋梁設計與傳統高速公路橋梁設計相比而言，呈現出一定的復雜性和多變性。在設計過程中，設計人員需要對工程設計的合理性進行充分考慮，還需要對橋梁設計的實用性和美觀度進行綜合考慮。山區高速公路橋梁常用標準化、裝配化跨徑有16，20，25，30，40，50m，橫斷面形式有空心板、T梁、小箱梁等。對于跨徑小于30m的，可以選擇的結構有空心板、小箱梁、T梁等三種，根據梁的受力特點，對于40，50m跨徑適合使用T梁（表1）。

所以，設計人員在選擇和設計跨徑時需要根據墩高實際情況進行，如果橋梁設計具有特殊的需求，設計人員需要根據橋梁的相關需求選擇合理的跨徑。設計人員在制定和選擇跨徑方案時，需要與造價、合理性及橋梁的整體結構相結合，從而確保有效優化山區高速公路橋梁整體性能。另外，在高速公路橋梁的設計過程中，設計人員需要將橋梁上部結構與平面曲線半徑之間的關系正確處理好。橋位處的平面曲線半徑對橋梁的平面布局和跨徑產生直接影響，在設計中型或者大型橋梁時，需要注意曲線半徑對墩臺布置造成影響，曲線半徑還對橋梁的程度差產生直接影響。在橋梁上部結構的設計過程中，設計人員需要采取有效措施處理帽梁及封錨端，確保橋梁設計的合理性。

2.3 橋梁的下部結構設計要點

橋梁的下部結構設計包括兩方面：一方面是橋墩的處理，另一方面是橋臺的設計。橋墩一般分為兩種，一種是方柱墩，另一種是圓柱墩。圓柱墩因其特有優勢被廣泛應用于橋梁的設計中，其具有施工質量易控制和樁基易連接等特點。而方柱墩則需要增加施工工序，不但使工程難度和工程量大幅增加，同時其安全隱患比較多。通過長期實踐可知，方柱墩的抗壓能力要強于圓柱墩抗壓能力。設計人員需要根據具體的路基寬度和山區地選擇合理使橋墩設計方案，使橋墩設計具有一定的科學性和合理性，從而使山區高速公路橋梁設計的整體性能得到整體優化。

在高速公路施工中，橋臺起到路面與橋梁連接的作用，山區高速公路的橋梁設計一般采用肋板臺、重力式U型臺或者樁柱臺。設計人員需要結合具體的地形狀況設計橋臺，橋臺的設計方法根據不同的地理環境因素進行合理選擇。例如，在橋梁設計過程中出現比較陡峭的河谷橫坡，這時需要施工人員降低橋臺的高度，使施工的安全性得到保障。在橋梁設計中，使用U型臺需要根據相關的高度設置臺階。不過基礎工程在使用臺階設計后容易出現不穩定的狀況，施工人員可以在橋梁中填充碎石、混凝土片石等，從而確保合理完成公路橋梁的設計。

2.4 橋梁設計中需要注意的其它要點

一是在設計橋梁結構時，需要對曲線、大縱坡長橋下的高墩變位控制進行特殊考慮，深入分析墩彎曲穩定性，設計陡邊坡上的橋墩；二是在實地勘察期間，對水文資料進行積極收集，深入勘察軟基，復核計算空四角空間。山區高速公路的修建具有較高的要求，設計水位時很少對路線縱斷面和橋梁標高進行合理控制，從而導致對水文資料的收集工作有所忽視；三是建設管理以及施工方面存在問題，對采用等跨結構的較長橋梁，需要根據地形地物條件科學布置橋跨，不宜強求采用全橋等跨、全橋斜交、全橋錯孔等方式。對于某些橋梁路段出現的較大地形起伏變化，需要結合運營狀態的應力和變形條件統一設置橋墩。現如今，預制安裝連續剛構結構通常應用于單跨20m～40m跨徑的特大橋中。

3 結語

綜上所述，在我國交通運輸發展過程中，山區高速公路的橋梁工程作為一項重要工程項目，不但能夠使當地交通業的發展得到促進，而且能夠帶動周邊區域的經濟發展，對于推動市場經濟發展起到重要作用。設計部門需要結合山區高速公路橋梁的實際工程狀況，不斷優化高速公路橋梁設計，嚴格控制橋梁施工質量，進一步提升山區高速公路橋梁的服務性能，促進我國道路橋梁整體設計水平的提高。

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