山區公路中小跨徑橋梁設計問題研究

戚伯言

山東華遠公路勘察設計有限公司 山東 濰坊 261061

1 公路橋梁設計相關問題分析

1.1 耐久性不足

之前大部分橋梁設計中缺乏考慮橋梁耐久性問題，即使有所考慮，也僅停留在理論形式，未真正落實到具體實踐中。橋梁耐久性問題考慮不周很容易引發一系列的病害問題，影響交通秩序。即使當下的橋梁設計中，大都是按照建造標準進行結構和構件設計，雖滿足了橋梁的抗力要求、變形要求和裂紋要求，但未考慮橋梁的耐久性問題，在整體要求滿足的情況下，部分細化的、影響使用壽命的指標未滿足橋梁的長久性、穩定性要求，如截面尺寸過薄、分布鋼筋過細等。同時，對橋梁使用環境對橋梁結構的影響也未充分考慮，很可能因自然條件因素影響橋梁的耐久性。

1.2 設計方法有待改進

橋梁設計中過分依賴設計標準，未根據實際情況進行適當的改變。缺乏整體性理念，設計中過于重視單個構件和主體結構的受力滿足度，對其他部分的受力計算和受力線路、方向不做計算，導致橋梁局部受力過大問題的發生。基于不同的地理環境，需要考慮的受力部分各不相同，不僅要考慮局部，也要考慮整體協調性。

2 山區公路中小跨徑橋梁設計要點

山區某中小跨徑橋梁為某公路工程橋梁標段，標段起訖樁號為0+454.7—0+662.5，橋梁全長207.8m，橋寬20m，第一標段橋梁工程孔跨為兩聯鋼筋混凝土曲線橋形式，并按3×20m+（20.5m+25.5m+20.5m）布置。橋梁上部箱梁梁高1.5m，頂板和底板厚0.25m和0.2m，共設置4條等厚腹板，箱梁兩側設端部厚0.15m、根部厚0.5m、長3m懸臂，并將底板和頂板向圓弧內傾斜。

2.1 上部結構設計

（1）預制裝配式主梁。根據《公路橋梁結構上部構造系列通用設計圖》，預制裝配式主梁主要有空心板梁、小箱梁、T形梁等主梁結構形式，而且三種主梁結構形式設計施工技術都較為成熟，均具有廣泛的應用。各種主梁形式中10～40m跨徑范圍的形式應用最為廣泛，將24.5m寬的分離式路基預制裝配式單幅橋梁主梁尺寸形式匯總?？招陌迥苓M行就地現澆，且對彎、坡、斜橋以及高度受限的中小跨徑橋梁等均較為適用，我國當前20m以下中小跨徑橋梁大多數都采用此結構，但空心板結構很容易出現鉸縫開裂、橫縱向裂縫、支座脫空、混凝土剝落等質量問題[1]。小箱梁造價低，具有較好的抗扭性和跨越能力，適用于較低的建筑高度，在軟基地區普遍采用，但小箱梁箱形斷面形式存在內部空腔，腹板壁薄，對預制工藝要求較高，且比同跨徑T形梁吊裝質量大，吊裝施工要求較高。T形梁的連接主要借助橫隔板，其具有較大剛度和較好的跨越能力、整體性能，施工方便，吊裝質量小，T梁按全預應力構件設計，安全性和耐久性較好，但其梁寬小、箱梁窄，所以會增加主梁片數，經濟性稍劣。

（2）橋跨分聯。在確定好主梁結構形式后，還必須根據橋梁跨徑設計、橋高、縱坡等情況，確定采用簡支橋面連續、先簡支后結構連續、先簡支后連續剛構等結構體系設計，并加強分聯長度與位置選擇[2]。單跨6～20m的標準跨徑橋梁應按簡支橋面連續設計，單跨20m以上跨徑橋梁應按先簡支后連續設計，并保證橋跨長度和分聯長度的匹配性。具體而言，單孔20m、30m和40m跨徑橋梁分聯長度應在100m、180m和200m以內。橋面延伸量和伸縮縫型號根據分聯長度確定：分聯長度不足20m時，橋面一端連續，另一端按暗埋式小伸縮量伸縮縫設計；分聯長度在20～40m、40～100m、100～180m及180～250m時，橋面一端連續，另一端分別按D40、D80、D160、D240模數式伸縮縫設計。

2.2 下部結構設計

（1）橋墩設計。本橋梁工程采用分幅雙柱墩下部結構，在地面橫坡＞25°的地方采用薄壁墩或矩形墩以及大直徑樁基礎。下部結構設計中除樁徑1.2m以上、樁長15m以內且地下水水位高、地層主要為流沙、卵石等易塌孔地質條件外，其余情況都可以采用挖孔樁設計[3]。當同一橫斷面地表縱坡和落差較大時，必然增大墩柱高度差和墩柱受力的不均勻程度，根據受力程度計算結果，最矮墩柱和樁基所分配的剪力可達剪力均值的1.5～2.0倍，彎矩分配不均，橋墩設計過程中必須充分結合地面實際情況的變化。設置在陡峭橫坡處的整體式雙柱墩具有與整體三柱墩相似的受力形態，必須在蓋梁處增設預應力鋼束并進行二次張拉施工，施工時間長。

（2）基礎設計。山區小跨徑橋梁下部基礎設計應充分結合地形地貌、水文地質條件，以保證基礎的承載力、穩定性及施工的便利性。首先考慮陡峭坡地縱橫斷面線，防止小跨徑橋梁基礎設置于軟硬不均地層或懸空狀態。挖孔樁樁基直徑至少為120cm，盡量避開地下水，樁基應位于密實土層、抗風化巖層。橋位受洪水水位影響較大時，可基于水文計算結果布設孔跨，并充分考慮墩臺埋深受洪水沖刷的具體影響，將橋位基頂標高設置在最大沖刷線下1.0m處?？紤]到控制承臺對工程區自然環境的不利影響，端承樁間距按樁徑的2倍設計，且端承樁嵌入風化層深度應大于樁徑的2倍。

3 結束語

綜上所述，中小跨度橋梁在橋梁建設中占有重要地位，建設程度的高低直接關系著整個公路體系的運行。故應基于中小跨度橋梁的特點，結合現實環境，建造能夠體現地域特色、結構安全、經濟合理、便于管養、利于生態的綜合性高質橋梁。