山區高速公路橋梁設計的關鍵問題優化分析

張建

摘? 要：經濟的快速發展對于我國國內的交通提出了更高的要求。規劃與布局山區高速公路網絡是打通我國公路交通瓶頸的關鍵一環，同時也是帶動山區經濟發展的重要戰略布局。高速公路橋梁作為山區高速公路建設中的重要組成部分對于高速公路建設有著極為重要的意義。由于山區地形條件、地質以及水文條件等都與平原地區有著明顯的差異從而對山區高速公路橋梁的設計建設帶來了不小的難度。文章在分析山區高速公路橋梁設計關鍵點的基礎上對如何做好山區高速公路橋梁設計優化進行了分析闡述。

關鍵詞：山區高速公路橋梁;設計;優化

中圖分類號：U441? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0086-02

Abstract： The rapid development of economy has posed higher requirements for domestic traffic in our country. The planning and layout of highway network in mountain areas is not only a key link to break through the bottleneck of highway traffic in our country， but also an important strategic layout to promote the economic development of mountain areas. As an important part of mountain highway construction， highway bridge is of great significance for highway construction. Because the topographic conditions， geological and hydrological conditions in the mountain area are obviously different from those in the plain area， which brings great difficulty to the design and construction of highway bridges in the mountain area. Based on the analysis of the key points of highway bridge design in mountain area， this paper analyzes and expounds how to optimize the design of highway bridge in mountain areas.

Keywords： mountain highway bridge; design; optimization

前言

我國地形結構分明，東部沿海及中部地區主要以平原為主，而西南地區、黃土高原等區域則主要以山區丘陵為主。長期以來受交通影響上述區域經濟發展明顯滯后。在十三五規劃中國家將上述區域高速建設列入了規劃，以交通帶動當地經濟發展。山區高速公路橋梁是高速公路建設中的重點，尤其是在上述地形、水文、地質等都較為復雜的區域，為保證山區高速公路橋梁建設質量需要做好山區高速公路橋梁的設計工作。

1 山區高速公路橋梁設計總原則

山區高速公路橋梁面臨的環境更加復雜從而對山區高速公路橋梁設計提出了更高的要求。在山區高速公路橋梁設計中需要對橋梁結構安全性、構造處的科學處理以及結構優化進行細致的分析計算，山區高速公路橋梁設計中對于橋梁的貨載、恒載、施工載荷、地震載荷等與平原高速公路橋梁設計相一致，在計算中需要考慮到強風載荷、水力、凍脹力以及風雪等自然因素對于山區高速公路橋梁的影響。在結構設計中，受山區地形、走向、跨度等因素的限制，山區高速公路橋梁多采用的是高墩大跨結構，加之山區缺乏合適的施工場地，不利于大型施工機具的進入與使用，大跨徑預制構件的進入將受到極大限制。在山區高速公路橋梁設計選擇中盡量采用中小跨徑預制構件。山區高速公路橋梁設計需要從施工難度、橋型的經濟指標等多個方面進行綜合性的考慮論證用以獲得山區高速公路橋梁的最佳設計方案。此外，山區高速公路中附加有相當多的小型構造物，其位置和設計的科學性都直接或間接影響著山區高速公路橋梁橋梁設計的優劣，山區高速公路橋梁設計中需要對布設結構物的科學性引起足夠的重視。此外，山區植被恢復較慢，一旦破壞無法快速恢復，在山區高速公路橋梁設計中盡量避免大填特挖對山區生態環境造成災難性破壞，而是應當在山區高速公路橋梁設計中考慮到環境保護、生態協調、減少污染等方面。

2 山區高速公路橋梁設計中的關鍵點

山區高速公路橋梁相較于平原公路橋梁更加復雜，受山區地形限制公路橋梁需要在公路橋梁的結構設計、施工工藝方面進行更多的優化以便確保公路橋梁能夠具有良好的質量。為確保公路橋梁設計能夠取得良好的設計效果在山區高速公路橋梁設計中需要注意以下幾方面的關鍵點：山區曲線預制梁、橋梁、橋板的布設、橋型、高墩結構、布設、結構、防滑坡。

2.1 山區高速公路橋梁橋型選擇

山區地區地形、地質結構復雜，在公路橋梁的設計中需要結合現場的實際情況合理地進行設計，尤其是需要選擇合理的公路橋梁橋型，合理的橋型選擇將有助于降低橋梁的施工難度、成本。山區高速公路橋梁設計所使用的橋型將囊括所有類型，設計過程中需要結合項目特點，從難度、成本等方面進行綜合性考慮與選取。

2.2 橋梁高墩設計

山區高速公路橋梁多數采用高墩、大跨橋式結構，橋墩的穩定性對山區高速公路橋梁的安全性至關重要。在高墩設計中需要對高墩地址、結構、形式、強度進行科學的計算分析，確保橋梁的安全性。同時對于墩臺的角度也要引起足夠的重視，墩臺角度設計時需要遵循以下特點：橋墩中心線與交點處切線所成角度完全相同，橋墩、橋臺中心線互不平行，各橋墩蓋梁長度完全相同，曲線引起的每片梁長度變化靠預制梁自身長度調整，在設計時應注意保障兩端伸縮縫的平行，墩臺角度多采用的是等90°布設，此種布設方法多應用于跨徑較大、長度較長的公路橋梁。墩臺等角度布設圖如下圖1所示。

2.3 橋梁曲線預制梁、板設計布設

山區高速公路橋梁建設中需要將預制完成的梁、板架設到橋梁下部的基體槽中，受橋梁結構、形式的影響，橋梁梁、板的曲形結構需要借助橋梁墩臺的角度來實現，設計過程中需要注意到這一點。

3 山區高速公路橋梁設計優化

3.1 優化設計理念

隨著經濟技術的發展山區高速公路橋梁設計理念也隨之發生改變，山區高速公路橋梁設計需要從安全、舒適、環保、和諧的理念出發，完成對于山區高速公路橋梁結構、跨度、路基等的優化設計。在山區高速公路橋梁橋墩選型上需要從河谷橫坡陡峭環境出發，做好橋墩類型與橋墩高度的優化，將橋臺的垂直高度降低到一個合理的范圍內，降低橋臺高度雖然會增加山區路面長度，但是隨著橋臺高度的降低山區高速公路橋梁的施工難度也呈幾何級降低，對于山區高速公路橋梁的成本控制、工期、施工安全性都有著極大的作用。山區高速公路橋梁設計中還注意做好地形影響因素的考慮，一般通過制定橋梁跨越方案弱化地形因素會優化橋梁設計的影響。在山區高速公路橋梁設計中橋梁跨度需要按照前后段山區公路工程造價來調節橋梁位置，調整優化橋梁設計。橋梁路基直接影響著橋梁的施工質量，對于橋梁路基采用何種形式及結構需要結合橋梁的選址、地質情況進行針對性的優化，做到經濟性與安全性、穩定性的統一。

3.2 山區高速公路橋梁結構設計優化

山區高速公路橋梁結構優化關鍵是處理好橋梁下部與上部結構的優化，將山區高速公路橋梁的主跨徑與墩高的比值控制在0.809±0.191的區間范圍內，注意控制地形起伏對于橋梁整體美感的影響。此外，橋梁跨徑應盡量保持統一，避免頻繁變化。在跨徑組合使用上可以選用20m-30m、30m-40m的組合。做好橋梁上部構造與橋梁整體平面曲線的優化，以橋梁平面曲線半徑的變化為基礎調整橋梁內外梁長，在橋梁梁長不變的基礎下使得橋梁的帽梁、封錨端適當加長。對于山區高速公路橋梁下部的設計優化集中在橋墩、橋臺部分。對于高度在25m以下的橋梁橋墩選用的是柱式橋墩，這一橋墩形式能夠在25m以下的山區高速公路橋梁對接中實現下部與上部結構的良好對接，同時柱式橋墩能夠在山區高速公路橋梁使用中發揮出良好的抗壓效果。橋墩高度在25m-40m時主要選用的是厚板式實心橋墩，這一結構形式能夠在山區復雜多變的地形與氣候條件下保持受力均勻，具有較高的安全性與可靠性。對于橋梁高度在40m以上的，應以薄壁式空心橋墩形式為主，在山區高速公路橋梁設計中選用何種形式的橋墩需要結合山區高速公路橋梁上部結構、墩高以及周邊的地形情況進行綜合考慮。橋臺設計優化，在山區高速公路橋梁設計中重力式U型橋臺能夠發揮出良好的功用，U形橋臺使用的最大優點在高度較低（不超過10m），填土高度在10m以內，簡化了施工工藝和施工難度。

3.3 做好橋梁方滑坡的設計優化

方滑坡主要用于防止滑坡。在方滑坡設計中需要做好減載、反壓、地面排水等技術等的綜合使用，完成對于滑坡體的治理。施工應盡量放在旱季進行避免破壞滑體的穩定性。在山區高速公路橋梁設計中無法避讓滑體時，應首先對滑體進行防護加固。反壓、減載是兩種應用效果較好的土石方處理措施，能夠在應急搶險和永久性工程中都發揮出良好的效果。選用何種方滑坡設計需要結合滑體的實際情況、地形進行綜合性考慮。

4 結束語

山區高速公路橋梁設計難度大、技術要求高，山區高速公路橋梁設計中涉及到地質、地形、風力、環境、氣候等多方面的因素。在設計中需要從施工可行性、難度、成本等方面進行綜合性的考慮。本文在分析山區高速公路橋梁設計關鍵點的基礎上對如何做好山區高速公路橋梁設計優化進行了分析介紹。

參考文獻：

[1]吳玲正.墩形選擇對山區高速公路橋梁設計的影響[J].中外公路，2011（3）：167-170.

[2]齊景偉.山區高速公路常規跨徑橋梁上部結構設計問題探討[J].北方交通，2018（5）：74-76.

[3]陳仁普.淺談山區高速公路橋梁設計安全性評價的實踐與探索[J].低碳世界，2015（11）：272-273.