試論山區公路橋梁特征及其設計對策

姚愛平

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，公路建設作為社會經濟發展的基礎性工程取得了較快的發展。近年來，國家加大了對山區公路建設的投入力度，進一步促進了西南地區的交通建設。本文結合筆者多年的工作經驗，闡述了山區公路橋梁工程橋位的勘察和梁橋的設計，以供同行參考。

關鍵詞：山區;公路橋梁;勘察設計

在山區公路橋梁工程設計中，由于受到復雜地形及地質的影響，公路路線的布設存在較大的難度，導致路線出現平曲線較大、平面半徑過小的現象，而且需要修建較多的擋土墻，這就直接增加了山區公路橋梁中的彎坡橋及墩臺，因此在工程設計中一定要充分考慮實際地形地質情況，針對每個細節問題采取有效措施，設計出高質量的工程，從而提高公路橋梁的質量。

1山區公路橋梁的橋位勘察

1.1對施工條件進行勘察

通常在進行公路設計時都會要求道路呈線性分布，但是在山區公路橋梁的設計過程中，由于受到山區地形復雜性的影響，再加上不同路段上的地質結構各不相同，因此橋梁工程結構一般都會處于一些雞爪溝或山凹等地段中，極大地受到了山體垮塌、泥石流等自然災害的威脅，這就加大了山區公路橋梁工程設計的難度。而隨著公路勘測技術水平的不斷提高，在對山區地形進行實地勘測時，一般都會先測繪出地形圖，然后從地形圖中確定所需要的線，并根據這些線開展實地調查工作，以此來確保公路測設工作的順利進行。

1.2橋位的勘測

結合測繪地形圖，根據定線畫出橋梁的平面以及縱面圖，并結合這兩幅圖展開實地防線的設置工作，對整個橋梁的沿線進行實地調查，勘察并測量橋梁所在位置的橫斷面以及縱斷面所對應的地面線，尤其是要找出地形變化點，充分了解橋梁工程修建位置上的地形、地貌以及地質特點，選擇合適的墩臺位置，設置具體的跨徑大小以及凈空界限等。

1.3橋位的測設

結合橋梁路線的平面、縱斷方案以及實地調查中所獲得的各種資料，開展橋位初始階段的設計工作，合理確定橋梁的跨徑大小以及具體的分孔數目。在布置橋位的過程中，要防止施工建設對山體造成較大的擾動，避免出現壓縮河床，并且要在溝底或水中設置墩臺。在完成橋位的布置工作以后還要再進行一次放樣檢查。

1.4橋位的鉆挖勘探

選擇好橋梁墩臺的具體位置以后，要求對施工場地的地質進行鉆挖勘探，詳細了解施工現場的地質情況，與此同時要根據鉆挖勘探所得出的數據，繪制出相應的地質剖面圖，以此作為橋梁基礎設計的一個重要依據。

1.5開展施工調查工作

對影響橋梁工程施工的相關因素進行全面調查，例如工程施工中所使用的各種材料的來源、沙石水泥的供應情況等，并充分結合當地的實際情況展開橋梁建設，將工程造價成本控制在最合理的范圍內。與此同時，還要合理選擇施工場地，不得占用農田，盡量減少管線及建筑物等的拆遷量，避免造成不必要的損失。

2 山區公路橋梁設計過程中應遵循的幾大原則

2.1建設成本最低原則

山區公路橋梁工程中，在確保工程施工質量以及工程竣工后使用安全的前提下，應該采取一切措施降低工程成本，這一原則即為建設成本最低原則。而為了有效降低橋梁造價，首先要從優化橋梁設計結構開始，根據橋梁工程的現場情況，充分利用各種施工材料，盡可能的降低造價，并選擇最佳的橋梁結構形式，采取最合適的施工方案，將工程造價控制在最低范圍內。

2.2環境保護原則

在設計橋梁結構的過程中，一定要嚴格遵循環境保護原則，充分考慮是否需要破壞橋梁施工位置上的地質構造、是否需要大量砍伐樹木以及占用大量農田等。然后根據當地環境條件合理選擇橋梁建設的位置，盡可能的減少山體開挖的工程量，避免破壞當地植被，通過采用科學合理的施工方案，將保護周邊自然環境這一任務放在工程建設的重要位置上。

2.3嚴格遵循橋梁建設中相關的技術標準及規范

由于橋梁工程的施工質量以及具體的使用壽命會受到橋梁設計情況的直接影響，而且橋梁設計方案是否嚴格按照國家強制性標準進行制定還決定著整體工程的施工效果，因此在橋梁設計時一定要嚴格按照國家相關的強制性標準，盡可能的滿足橋梁建設行業規范的相關要求，做好橋梁工程的設計工作，合理運用新產品、新技術，確保工程施工的安全性。

3山區公路橋梁的主要特征

在山區公路橋梁的設計過程中，路線的布設主要具有下述幾個特征：具有較大的平曲線比例及縱坡坡度，具有相對較小的曲線半徑以及較多的半邊橋和高檔橋等。這些特點決定了山區公路橋梁會采用較多的墩臺形式及小半徑彎坡橋梁。因此，在山區公路橋梁的設計中，首先要綜合考慮橋梁建設位置上的地形、地質條件，充分解決其與橋梁結構以及每個施工細節之間存在的問題。

4山區公路橋梁的具體設計情況

4.1上部結構的設計

（1）有效處理跨徑和墩高之間的關系。根據橋梁的美觀性，要求將橋梁跨徑和墩高的比值嚴格控制在0.618～1之間，通過實際考察發現，這一比值范圍可以滿足橋梁的經濟性。另外，由于山區地形結構復雜，因此需要在確定跨徑時不能僅僅考慮墩高這一因素，還要充分考慮當地的地形情況。而如果墩高的變化幅度也比較大，那么在實際施工中可以將組合跨徑確定在20～30m或30～40m之間;另外如果施工中有多個跨徑方案可以選擇，那么就需要根據橋梁上下結構的完整程度以及橋梁建設的經濟性來選擇最佳方案。（2）合理設置彎梁橋的橫坡。在橋梁建設中，為了盡可能的滿足行車的舒適度要求，在設計橋梁結構橫斷面時，適當的提高橋面外弧側，確保其能夠向內弧側進行傾斜。而通常在設置橫坡時能夠采用的方法有下述兩種：第一種方法是將橫斷面上的每一根梁肋都設置成不等高的，第二種則是將橫梁斷面設置成等高的，確保其能夠向內弧側進行傾斜，而在采用第二方法時還需要將墩的蓋梁也設置成傾斜的，同時在梁底設置楔形墊塊確保支座的受力平衡。（3）橋梁結構體系的設計。針對全剛性結構體系，由于存在較多的多跨橋梁，并且墩高差距較大，所以可以通過適當調整梁的線剛度，有效調節橋墩的受力情況。另外由于橋墩的尺寸種類較多、美觀性較差、施工工序相對來說較為復雜，這就降低了全連續結構橋梁使用過程中的行車舒適度，加大了墩臺尺寸和墩臺發生的水平位移。除此之外，大縱坡長橋在受到長期的荷載作用后會逐漸出現梁體向下坡滑動的現象，再加上全連續結構中一般都會采用橡膠支座連接上下結構，因此大縱坡長橋的下滑趨勢將會打破橋梁的受力平衡，從而引起梁體的開裂。基于此，為了確保橋梁行車舒適性，盡可能的延長橋梁的使用壽命，需要根據橋梁所在位置的地形、地質條件，把墩高較高、相鄰部位墩高差距較小的幾個橋墩全部固結起來，使其能夠柔性的承受水平力。

4.2下部結構的設計

4.2.1橋墩的設計

在山區公路橋梁中，墩高一般都會比較高，這就要充分考慮橋梁具有的穩定性。而通過大量的試驗計算發現，如果實心截面的高度超出了40m，就需要將墩高控制在50m以內;而如果橋墩高度在50m以上，那么則需要采用空心薄壁的墩截面;但是在采用了空心薄壁墩的情況，如果墩高超出了65m，就應該考慮順橋向放坡，以此來減小寬尺寸施工。但是在實際施工中施工方通常都會為了提高橋梁的穩定性而不斷的增加帽梁和墩柱的尺寸，造成了極大的浪費。所以，在墩高小于40m時，可以將橋墩設計成柱式墩或者變截面T墩，當墩高小于30m時，則可以將其設計成柱式橋墩。柱式橋墩一般包括兩種，一種為方柱墩，另一種為圓柱墩，其中外觀質量較好控制的為圓柱墩，而且在將圓柱墩和樁基銜接的過程中難度較小。不過從橋梁的美觀性來看，選擇方柱墩可以形成更加協調美觀的視覺效果，并且從受力上來看，對于相同截面積的方柱和圓柱，方柱具有較大的抗彎剛度，對于調節橋墩的受力情況有著較好的效果。不過，方柱也存在一個較為明顯的缺陷，那就是在施工中需要采用樁帽確保其與樁基之間的連接良好，這就加大了工程的施工量。

通過上文所述我們可以看出，方柱和圓柱各有優勢，并且也都存在一定的缺陷，因此在橋梁工程設計過程中一定要充分考慮橋梁施工現場的地形、地貌及地質情況，結合橋梁的上部結構、橋梁的美觀性、耐久性以及經濟性等各方面的因素，合理選擇墩柱的形式。

4.2.2橋臺

山區公路橋梁的橋臺主要采用肋板臺、樁柱式臺和重力U型臺，其中重力U型臺最為常見，《墩臺與基礎》規定，重力U型臺的填土范圍應在4～10m，因而重力U型臺的高度應控制在10m內。為了適應山區地形地貌、減小開挖量，重力U型臺的設計應充分結合地質條件和地形特征進行分臺和錯臺。由于樁柱式臺的抗推剛度比較小，因而不適用于臺后填土較高、聯長較長的情況，一般來說樁柱式橋臺適用于臺后高度5m以下，聯長150m以內的情況。另外，埋置式肋板臺的適用范圍相對較廣，但臺后填土高度也不應超過12m。除此之外，山區公路橋梁往往要克服陡峭的地形，此時橋臺施工中不能設置錐坡，這使樁柱式臺和肋板臺的施工收到嚴重限制。因而惡劣的地質情況下常采用重力U型臺。

4.2.3基礎

山區公路橋梁基礎多采用擴大基礎和樁基礎兩種，一般來說，地質情況較好時采用擴大基礎，地質條件較差時采用樁基礎，其中樁基礎包括嵌巖樁和摩擦樁。山區公路橋梁以旱橋居多，因而樁基礎不論受力如何，其施工多采用挖空樁和鉆孔樁。其中，挖孔樁造價較低，但在下述情況下不宜采用挖孔樁：地下水位高、樁長較長、容易發生塌孔、軟夾層較多。

5 結論

山區公路橋梁的建設難度較大，費用較高，在設計的時候，應該因地制宜，根據工程的實際地形、地質、水位等情況，嚴格遵守規程規范的要求，合理的選擇公路路線以及橋梁的位置，并且選擇合適的路基、橋墩、路幅和基礎方案，在保證橋梁能安全運行的同時，盡可能的降低工程造價。

參考文獻：

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