山區(qū)高速公路建設(shè)中橋梁設(shè)計研究探討

周俊書 李兵 任亞

摘 要：本文主要針對山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)設(shè)計進(jìn)行研究，對其優(yōu)化設(shè)計原則進(jìn)行了分析，主要包括安全性原則、經(jīng)濟原則和協(xié)調(diào)性原則，探討了山區(qū)高速公路建設(shè)橋梁設(shè)計中存在的主要問題，并提出了具體的解決對策。通過大量實踐可以表明，通過采取優(yōu)化對策，不僅可以有效地完成相關(guān)設(shè)計任務(wù)，而且還能對工程施工進(jìn)行指導(dǎo)，從而提升工程建設(shè)質(zhì)量，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路橋梁;建設(shè)特點;優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：U448.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0143-02

在山區(qū)高速公路橋梁工程的具體建設(shè)過程當(dāng)中，為了能夠有效的提升工程施工質(zhì)量，加快工程進(jìn)度，應(yīng)該對其復(fù)雜的地形地質(zhì)條件進(jìn)行研究，并根據(jù)實際情況采取有效的質(zhì)量控制對策來充分提升工程設(shè)計水平，更好的為工程施工提供依據(jù)，從而保障山區(qū)高速公路橋梁工程的整體建設(shè)質(zhì)量，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。但在橋梁設(shè)計過程當(dāng)中，一些設(shè)計人員并沒有嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來開展工作，對現(xiàn)場調(diào)查不夠完善，進(jìn)而導(dǎo)致其所設(shè)計的施工方案不夠科學(xué)合理，無法有效地為橋梁工程建設(shè)提供指導(dǎo)。此外，還有一些施工單位在具體的施工中沒有注重對施工質(zhì)量的控制，因此無法有效的提升施工質(zhì)量，也影響了車輛的安全通行，因此需要采取有效的對策來進(jìn)一步完善工程設(shè)計和施工[1]。

1山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的特點

山區(qū)高速公路在具體的修建過程當(dāng)中，其地形地質(zhì)條件往往十分復(fù)雜，因此施工難度較大，而且對工程的施工技術(shù)要求較高，往往需要投入較大的資金量。而山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的主要特點，具體包括以下幾個方面。

1.1技術(shù)難題多

山區(qū)高速公路橋梁在實際施工中，由于其地形地質(zhì)條件十分復(fù)雜，因此對工程的質(zhì)量控制也提出了較高的要求，在施工中容易出現(xiàn)許多的技術(shù)難題。如在橋梁施工當(dāng)中，不僅在勘察和設(shè)計等環(huán)節(jié)當(dāng)中存在困難，而且在具體的鋼筋綁扎、混凝土澆筑以及施工養(yǎng)護(hù)等方面都可能會面臨相應(yīng)的技術(shù)難題。而為了能夠有效的解決這些問題，需要對施工進(jìn)一步加強質(zhì)量控制，從而有效提升施工效果[2]。

1.2工程規(guī)模大

山區(qū)高速公路橋梁在具體施工中，其規(guī)模往往較大，而且具體表現(xiàn)在具有大的橋梁跨度和施工規(guī)模，因此相關(guān)的施工任務(wù)也十分繁瑣。施工單位為了能夠有效的解決這些問題，應(yīng)在施工前做好現(xiàn)場勘查，并依據(jù)實際情況來制定出科學(xué)合理的技術(shù)方案，對相關(guān)質(zhì)量控制要點進(jìn)行準(zhǔn)確的把控，從而全面提升建設(shè)質(zhì)量。

1.3工程造價高

山區(qū)高速公路橋梁在施工中往往具有規(guī)模大、工期長和風(fēng)險高等相關(guān)特點，而且在施工過程中需要使用到的材料和機器設(shè)備相對較多，所以工程造價成本也比較高。對此應(yīng)對工程的資金預(yù)算進(jìn)行合理安排，并做好對成本的動態(tài)管理和有效控制，預(yù)防出現(xiàn)成本超支的現(xiàn)象，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2山區(qū)高速公路橋梁優(yōu)化設(shè)計的原則

2.1安全性原則

在山區(qū)高速公路施工中應(yīng)確保具體施工過程和運行過程的安全性，這也是設(shè)計階段的重點關(guān)注內(nèi)容。通常橋梁工程會采用具有較高標(biāo)準(zhǔn)化程度和成熟技術(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)，其對現(xiàn)場的養(yǎng)護(hù)要求相對較低，從而可以有效的采取標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的方式來進(jìn)行施工。在對山區(qū)一些特殊橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，則主要采用單獨設(shè)計的方式，一般使用技術(shù)成熟、受力明確，具有較強協(xié)調(diào)性和安全性的橋型，而且在具體的設(shè)計階段需要充分按照安全性的原則，從而確保橋梁的整體結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定和安全，使其能夠更好的適應(yīng)周圍的自然環(huán)境，并提升其對車輛運行的荷載能力，有效應(yīng)對惡劣自然條件所帶來的影響[3]。

2.2經(jīng)濟性原則

在公路橋梁的具體設(shè)計過程當(dāng)中，相關(guān)施工單位和設(shè)計人員還應(yīng)該堅持經(jīng)濟性的原則，由于山區(qū)高速公路橋梁工程的造價成本較高，因此施工人員應(yīng)該進(jìn)行高填深挖與橋隧的比選，從而有效地對橋隧規(guī)模和特殊路基規(guī)模進(jìn)行控制，利用地形來減少其橋梁規(guī)模和橋梁墩柱的高度，從而有效的降低工程的投資成本。在具體施工中，設(shè)計人員還應(yīng)該優(yōu)先選擇一些科學(xué)合理的路線方案，并合理布設(shè)隧道結(jié)構(gòu)物，對具體的橋隧設(shè)計方案進(jìn)行比較和選擇，通過控制工程成本來更好地提升經(jīng)濟效益。

2.3協(xié)調(diào)性原則

在對高速公路橋梁進(jìn)行設(shè)計時，不僅要充分的滿足技術(shù)方面、安全方面和經(jīng)濟方面的要求，同時還應(yīng)該確保橋梁所具有的美觀性和環(huán)保性，使其能夠與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，并按照因地制宜、就地取材這樣的原則來有效的進(jìn)行施工和養(yǎng)護(hù)。在對橋梁方案進(jìn)行選擇時，不僅要對橋梁自身結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行考慮，還應(yīng)該對其高跨比的協(xié)調(diào)進(jìn)行關(guān)注。通常在沒有特殊要求時，應(yīng)該采用一些經(jīng)濟跨徑，并對景觀協(xié)調(diào)進(jìn)行注重，在進(jìn)行布控時則需要注意跨徑的一致性以及變化的協(xié)調(diào)性。避免由于橋梁修建而對山體進(jìn)行大填大挖，這樣會使周圍自然環(huán)境的平衡受到影響。從橋型總體進(jìn)行布設(shè)到制定施工方案這整個過程都應(yīng)堅持協(xié)調(diào)性的原則，從而使工程建設(shè)對周圍環(huán)境所造成的影響降低到最小化，使其能夠和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

3山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計存在的問題

3.1設(shè)計理念不夠完善

在對山區(qū)高速公路橋梁進(jìn)行設(shè)計時，我們所需要考慮的重點內(nèi)容應(yīng)該是橋梁的安全性和穩(wěn)定性，而且要確保設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性。但一些施工單位在具體的設(shè)計中，往往容易受到相關(guān)因素的影響，尤其是以往那些考慮結(jié)構(gòu)建造經(jīng)濟性的理念，使其對橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計建造等方面的綜合經(jīng)濟性有所忽略，最終導(dǎo)致整體的設(shè)計方案并沒有從壽命周期角度方面來進(jìn)行完善，因此使得方案不夠完善，存在著相應(yīng)的問題。

3.2基礎(chǔ)設(shè)計不夠完善

在山區(qū)高速公路的橋梁設(shè)計工作當(dāng)中，其基礎(chǔ)設(shè)計是整體設(shè)計工作當(dāng)中的重點內(nèi)容，對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性也具有直接影響。目前使用比較多的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要為鉆孔灌注樁，而在對樁機進(jìn)行設(shè)計時主要根據(jù)對地質(zhì)的勘查結(jié)果，需要確保結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。然而在實際的基礎(chǔ)設(shè)計過程當(dāng)中，其對影響設(shè)計的因素沒有充分的進(jìn)行考慮，進(jìn)而導(dǎo)致所收集到的資料不夠完整，在具體的設(shè)計中依舊存在不夠合理的地方[4]。

4山區(qū)高速公路橋梁優(yōu)化設(shè)計

4.1上部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

在對山區(qū)高速公路橋梁的上半部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該充分考慮地形、地質(zhì)、水文、橋墩高度等相關(guān)因素。一般情況下，設(shè)計人員會采用一些構(gòu)造簡單、施工方便，而且造價相對較低的橋型。而常規(guī)橋梁上部結(jié)構(gòu)的形式和對其跨徑進(jìn)行設(shè)計時，主要會使用一些混凝土簡支小箱梁和混凝土簡支T梁，而對于同一座橋梁其跨徑不適合超過兩種。一些橋高如果大于60m，對其適合采用連續(xù)剛構(gòu)橋型，這樣可以更好的提升建設(shè)質(zhì)量。而對于山區(qū)、河流以及河谷等具有較大季節(jié)流量差異時，其所攜帶的泥沙石等物容易威脅到橋墩自身的強度和穩(wěn)定性，所以在選擇橋梁跨越時，應(yīng)該盡可能地避免在溝谷中心來進(jìn)行設(shè)置。為了使橋梁能夠更好地適應(yīng)地形，設(shè)計人員可以采用一些組合跨徑布孔的方案，而對于斜坡上橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行施工十分困難，而且一旦施工對破滅的植被以及穩(wěn)定性會產(chǎn)生相應(yīng)的影響，對此應(yīng)該采用一些較大的跨徑。

4.2下部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

而對山區(qū)高速公路橋梁的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計人員在計算彎橋高墩時應(yīng)對其偏心荷載、離心力和風(fēng)荷載等影響進(jìn)行考慮，而且應(yīng)該協(xié)調(diào)各橋墩的高度，其相差不應(yīng)太大，這樣一來可以有效的提升抗震性能。一般來說在墩高小于35m，使其下部可以采用圓柱式的橋墩，而當(dāng)其大于35m時則可以采用雙柱實心或者空心類的方墩。對于橋梁下部結(jié)構(gòu)所采用的形式，設(shè)計人員應(yīng)該盡量統(tǒng)一，從而有效的減少樁柱類型，方便施工的有效進(jìn)行。而如果基礎(chǔ)底面主要位于巖石層和山坡相一致的坡上時可以采用樁基礎(chǔ)。施工如果采用雙柱方墩，那么對其基礎(chǔ)則主要使用挖孔方樁，但在施工中如果遇到軟弱夾層、卵石等容易出現(xiàn)塌孔的地質(zhì)情況時，或者是地下水位相對較高，地層內(nèi)含有煤氣等情況，不能使用挖孔樁，對此可以采用鉆孔群樁來進(jìn)行設(shè)計。通常當(dāng)斜坡較陡時，施工人員應(yīng)對斜坡的影響進(jìn)行考慮，并進(jìn)一步增加樁基礎(chǔ)的嵌巖深度。設(shè)計人員可以通過具體的驗算來計算出增加山坡內(nèi)側(cè)基樁的嵌巖深度，而對于相鄰的樁基，其樁底高度差值不應(yīng)大于其凈間距。

4.3附屬結(jié)構(gòu)及排水設(shè)計優(yōu)化措施

在對山區(qū)高速公路橋梁的附屬結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，也應(yīng)采取相應(yīng)的優(yōu)化對策。首先在對橋頭搭板進(jìn)行設(shè)計時，如果橋臺的位置正處于挖方段，而地層為均勻巖層時，施工人員可以不設(shè)置搭板。而對橋梁伸縮裝置進(jìn)行設(shè)計時，如果為高墩，那么需要對墩臺水平發(fā)生位移，進(jìn)而出現(xiàn)伸縮量增大的情況進(jìn)行充分考慮，再根據(jù)相應(yīng)的計算來使伸縮裝置的伸縮量得到適當(dāng)增加。而在對橋面防排水進(jìn)行設(shè)計時，如果橋梁位于凹形曲線上，那么應(yīng)該加密其泄水管，并在曲線的最低點設(shè)置相應(yīng)的泄水孔。而橋梁如果跨越水庫或者相關(guān)的敏感性水源保護(hù)區(qū)，我們對其橋面排水則必須要采用集中排放的方式。跨線橋面的雨水可以通過排水管將其引入到邊溝位置，而不能排放到公路上，這樣會對路面造成污染，而且也會對行車安全造成影響。因此橋梁如果需要跨越水庫或者敏感性水源保護(hù)區(qū)，則必須要經(jīng)過隔油沉淀，使其能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行相應(yīng)的排放[5]。

5結(jié)語

綜上所述，在山區(qū)高速公路工程的具體建設(shè)過程當(dāng)中，橋梁設(shè)計是十分重要的一項內(nèi)容，也是施工單位需要重點關(guān)注的問題，而通過對其橋梁的優(yōu)化設(shè)計不僅可以提升設(shè)計質(zhì)量，而且還能夠更好的為工程施工提供指導(dǎo)，并確保工程的順利進(jìn)行，增強橋梁結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性和耐久性，延長橋梁的使用壽命，使其可以在山區(qū)高速公路當(dāng)中更好的發(fā)揮作用。對此，相關(guān)設(shè)計人員必須要加大學(xué)習(xí)力度和研究力度，對工程的設(shè)計要點進(jìn)行準(zhǔn)確把握，從而有效提升自身的設(shè)計水平，為工程的順利施工提供保障。

參考文獻(xiàn)

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[5] 黃治爐.山區(qū)高速公路總體設(shè)計與應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué)，2016.

收稿日期：2020-03-12

作者簡介：周俊書（1971—），男，湖北武漢人，本科，高級工程師，研究方向：公路工程設(shè)計與管理。