山區中小跨徑橋梁設計要點研究

蘇文瑞

(貴州智恒工程勘察設計咨詢有限公司，貴州 貴陽 55001)

當前隨著我國社會經濟的快速向前發展，公路橋梁工程建設受到了人們廣泛關注和重視，尤其在我國一些偏遠山區內部，由于受到地形條件以及經濟發展等多方面因素的影響，造成山區內部交通通行條件相對較差，直接影響到當地區域的經濟發展，以及人們的日常出行質量，因此，必須要充分重視山區內部公路橋梁工程項目建設工作。

1 山區中小跨徑橋梁設計工作原則

1.1 充分考慮山區內部的地質條件

在針對山區內部橋梁工程項目展開設計工作過程中，必須要對山區內部的地形條件情況進行全面分析與考慮，保證每一個設計工作環節的科學性與合理性。其中對于橋梁墩臺的位置設計工作而言，必須要經過更加全面和詳細的測量，對整個山區橋梁設計工作的安全性給予充分保證，避免受到地質災害因素的影響，對橋梁工程結構造成嚴重的干擾。至此之外，還需要對整個橋梁設計工作項目進行整體性把控，結合實際地質條件情況盡可能提高橋梁結構的安全性和穩定性。

1.2 橋梁高跨比協調設計原則

在針對橋梁工程項目高跨比進行設計工作過程中，其中所需要考慮的重點問題包含以下幾個方面，第一，需要對橋梁工程的外觀效果給予充分重視，要有效保證橋梁外觀具有良好的協調比例關系。第二，需要運用科學成本對橋梁工程項目進行科學設計，避免產生不必要的經濟浪費問題。第三，需要在小跨徑橋梁設計工作當中，對周圍自然環境進行全面保護，避免小跨徑橋梁工程項目建設，對周圍環境形成較大的影響，盡可能保證橋梁工程項目和周圍自然環境之間形成和諧共處的發展狀態。

2 山區小跨徑橋梁設計工作要點

有效結合我國某地區一處山區小跨徑橋梁工程項目設計工作展開分析和研究，在本次公路橋梁的整體線路表現出兩端低、中間高的狀態，整體呈凸起狀，山區內部的地形條件起伏相對較大，海拔高度范圍在1 400～1 800 m之間。在公路沿線存在大面積的農田、河流以及山區等，整條道路設計路線范圍比較寬泛，因此在澆筑施工當中會存在較大的工作困難，同時也會產生較大的經濟影響問題。在本次項目工程當中橋梁跨越小型河流，主要為溝渠和部分地方道路所設置。在實際設計工作當中必須要充分考慮到工廠化生產標準情況，對橋梁的預制結構進行詳細設計，其中主體結構以30 m、20 m與16 m等大小規格的空心板或T梁橋。在橋梁布設工作過程中，橋墩位置需要盡可能遠離溝渠的中心線位置，在下部基礎設計過程中必須要充分考慮到橋梁區域地質條件狀況，對樁基礎以及擴大基礎進行有效運用[1]。

2.1 上部結構設計工作要點分析

現階段，在山區當中小跨徑橋梁工程項目設計工作中，針對上部結構的設計工作需要充分了解山區內部的基礎性條件情況，并且有效選擇對應的橋梁結構形式，有效保證小跨徑橋梁的實際工作更加科學規范，對后續的工程項目順利開展打下良好的基礎。在橋梁主梁設計工作過程中是上部結構設計的重要工作環節。現階段，使用比較普遍的一種橋梁結構設計形式，主要是以預制裝配式橋梁結構為主，在該項設計工作過程中需要有效保證整個工程建設施工工序符合設計工作標準和要求。現階段，針對預制裝配式結構的設計形式相對比較復雜，其中主要包含空心板、T梁以及小箱梁結構等。在實際設計工作過程中可以針對不同的主梁橫斷面結構進行針對性設計和分析，需要考慮項目工程的場地環境條件、經濟性、美觀性等，并結合相關設計規范和標準，對橋梁主梁采用的結構形式進行確認。在具體設計工作當中，需要有效的避免運營期橋面產生應力開裂以及跨越能力等問題，空心板容易出現鉸縫開裂、滲水損壞，小箱梁自身結構而言具有非常強大的抗扭性能，T梁結構所產生的支撐強度相對較大，同時具有較強的跨越能力，因此可以有效保證橋梁工程項目整體質量得到全面提高。在本次項目工程當中橋梁采用的T梁以及小箱梁結構，屬于中小跨徑橋梁當中非常關鍵的結構組成部分，由于對梁板的使用相對比較有限，因此為了保證山區橋墩數量可以進一步得到控制，有效避免對農田產生嚴重的干擾問題，需要針對T梁和小箱梁結構進行針對性選擇。

2.2 橋梁下部結構設計工作要點

山區當中中小跨徑橋梁結構，在實際設計工作當中需要對下部結構進行針對性設計，同時這也是其中一項非常關鍵性的設計工作內容。在實際設計工作當中需要針對橋梁的橋臺以及橋墩部分進行重點設計，針對橋墩設計工作要點確定橋梁主梁的具體類型、基礎結構形式以及高度等，這一類山區公路橋梁中比較常用的橋墩結構為圓柱墩、柱式墩以及矩形墩結構。在針對小橋梁基礎結構部分進行設計工作當中，要求相關設計工作人員需要對橋梁實際施工現場的相關數據進行全面收集和分析，并且需要進一步探查施工區域的地質環境情況、地質條件情況以及地質條件的基巖承載能力。如果持力層在地面以下不超過2 m，則可以采用擴大基礎處理；如果持力層在水面以下，則需采用樁基礎處理，根據涉水深度的不同，可以采用土石圍堰或板樁圍堰進行施工。在針對水下基礎結構設計工作過程中，施工區域的環境條件和基礎的水文條件情況必須要符合設計工作條件，同時需要有效保證土層結構的摩擦力以及對應的土層厚度情況滿足設計工作要求[2]。

因為本次山區內部地形條件構成相對比較復雜，對于橋墩結構的應用會占據大面積的農田條件，因此通過使用高度較大的橋墩會形成非常大的施工難題。通過對山區地形條件的構成特點展開更加詳細的分析，在針對橋墩墩柱的設計工作當中，如果墩柱高度小于等于15 m，在山區跨越山溝或者是山坳過程中，壩區跨越水流和河流并沒有進行凈空限制條件，對于壩區結合所跨越的道路等級情況，對一些有著特殊要求的河流以及水溝等構造物進行針對性設計，并且在存在凈空限制條件下需要對16 m的預應力窄幅空心板橋進行合理選用。

2.3 橋梁耐久性設計功能的要點

通過更加科學的橋梁結構設計工作形式，可以實現對耐久度進行有效保障，在初步設計工作當中主要的設計工作原則包含以下幾個方面：第一，全部結構都采用的是梁式橋梁結構，對于跨徑小于或者是等于13 m的橋梁工程而言，都可以對橋梁梁式結構進行合理使用。在針對跨徑超過或者是等于16 m的橋梁工作項目，則可以實現對預應力結構進行合理應用，如果超過20 m跨徑橋梁需要采取先簡支后結構連續的設計體系，同時需要有效運用預應力混凝土連續結構，如果橋梁跨徑長度超過30 m則需要對預應力結構進行合理使用，不能使用組合箱梁結構。對于小半徑曲線路段橋梁工程項目而言，則需要對現澆箱梁進行合理使用，但是已不能對預制拼裝結構進行合理使用[3]。

橋梁施工材料品質對于橋梁工程使用耐久性會產生直接性影響，在進行初步設計工作當中，對于橋梁的基礎部分墩柱、蓋梁等相關構件，所選用的混凝土材料需要保證質量規格更高，因此需要混凝土具有非常高的使用強度以及抗滲透等級。其中，工程建設施工環境對于橋梁耐久性所產生的影響非常顯著，因此在實際設計工作當中需要對工程沿線的環境條件進行針對性判斷，有效分析地下水的整體腐蝕性情況，為后續的橋梁工程使用耐久性給予充分保障。

2.4 有效提高道路橋梁防水性能

在山區中小跨徑橋梁項目工程設計工作過程中，需要充分考慮到外部環境因素所產生的影響，特別是針對我國一些氣候環境條件比較惡劣的地區，對山區中小跨徑橋梁的使用質量安全性造成了比較嚴重的影響。從近階段我國各大山區中小跨徑橋梁項目工程施工狀況進行分析，針對山區中小跨徑橋梁工程防水結構設計是結構優化設計工作中的重要構成部分。從公路橋梁的使用耐久度和使用安全性角度上進行分析，防水性能的高低直接關系到道路橋梁工程的施工質量，因此在進行結構優化設計工作當中，相關設計工作人員需要針對整個山區中橋梁防水結構展開更加細致和全面的設計工作，同時要有效保證整個設計工作方案具有較高的可行性效果，以此來保證山區中小跨徑橋梁工程項目具有更高的防水性能和穩定性。

3 山區中小跨徑橋梁設計優化方法

3.1 橋梁整體結構優化設計工作方法

在進行山區中小跨徑橋梁項目工程設計工作當中，必須要對橋梁整體結構展開全面優化和設計，可以通過使用容許應力設計工作方法來進行設計。當前在我國山區中小跨徑橋梁工程項目設計理論快速發展背景下，通過使用概率法、半概率設計工作方法和全概率設計方法，可以有效提高山區中小跨徑橋梁工程的結構穩定性和安全性。同時在針對橋梁結構設計工作當中，針對一些不確定性因素進行描述，通常情況下使用的是定量分析工作方法，對其中的各項安全控制工作指標進行確認，進一步提高山區中小跨徑橋梁結構的安全性和穩定性，要求對整個橋梁設計工作進行全面優化，確保山區中小跨徑橋梁工程項目的整體設計與應用價值[3]。

為了進一步提高山區中小跨徑橋梁橋梁整體結構的實用性效果，在優化設計工作當中需要基于實際的橋梁工程建設情況，對橋梁結構模型進行進一步優化和改進。通過模型分析工作方法，可以保證橋梁各環節結構構成，以及不同組成部分設計工作的全面優化和改進。在具體的工程項目設計工作中需要有效結合項目工程，所處地形條件情況以及橋梁結構的構成情況，有效確認其中的最優算法，充分保證橋梁工程項目設計工作結果的科學性與合理性，以此來進一步提高山區中小跨徑橋梁工程項目的整體設計工作效果和水平。當前在山區中小跨徑橋梁設計工作當中，比較常用的優化算法以及設計工作方式比較復雜。比如，可以通過數學規劃設計工作方法、最優化準則法以及仿生學設計工作方法等，通過這些先進的設計方法應用，可以對山區中小跨徑橋梁結構設計展開進一步優化和改進，全面提高山區中小跨徑橋梁結構的安全性和穩定性。

3.2 山區中小跨徑橋梁下部結構優化設計工作要點

在針對山區中小跨徑橋梁工程項目下一步結構展開優化設計工作過程中，相關設計工作人員不單需要對下步結構的結構構成形式進行全面優化和改進，同時還需要充分基于相關勘測設計規范要求，對工程施工技術要點進行充分明確。比如，在我國一些傳統的山區中小跨徑橋梁項目工程建設工作當中，所使用的設計手法主要是基于施工模板和施工平臺之間的有效銜接，將兩者設計成一個完整的整體結構，這種設計方式在一些早期施工當中應用效果比較明顯，但是隨著工程的不斷向前推進，在后續階段的工程建設過程中會存在一定的工作難度。隨著我國橋梁工程項目的進一步向前發展，現階段在山區中小跨徑橋梁設計工作當中，下部結構通常情況下采用的是翻模施工技術方法，相關工作人員需要在橋梁下部結構的模板支架表面固定，施工平臺同時有效使用塔吊設備，完成橋梁結構下層模板與平臺吊裝工作，然后直接拆卸掉下層部分的模板，同時需要對上層模板的平臺進行有效安裝與測量工作。在此工作當中必須要充分發揮出翻模技術的使用優勢，有效分離施工模板和施工平臺，同時保證模板和平臺相互之間形成獨立存在的單體結構，同時橋梁下部結構需要每間隔5 m設置一個新的工作平臺。通過這種下步結構設計工作方法，不但可以進一步提高山區中小跨徑橋梁整體建設效率，同時在整個工程施工的便捷程度上也會得到進一步提升[4]。

圖1 小跨徑橋梁下部結構

3.3 山區中小跨徑橋梁上部結構優化設計工作要點

在針對山區中小跨徑橋梁工程項目上部結構的優化設計工作當中，需要基于橋梁工程項目的實際狀況，有效考慮到整個橋梁工程的承載能力以及施工技術應用的經濟性效果，充分保證山區中小跨徑橋梁結構上部設計的科學性與合理性。比如，對于空心板結構形式的橋梁，在整個施工工藝的組成上相對比較簡單，同時可以進一步提高項目工程的施工效率與穩定性，前期的經濟成本投入量相對較低，但是對于這種橋型跨境范圍相對較小，同時橋梁高度相對較大，在一些深溝地質條件下進行使用，經常會出現高化比例不統一、橋梁結構不協調等情況，對整個橋梁結構的穩定性造成了不同程度的干擾。這種橋梁結構形式上部結構無法充分符合路線，相對比較小的半徑或者是一些大型的超高線性條件，在橋梁高端數量不斷上升的條件下，很容易會造成橋面伸縮縫數量的增加，因此會進一步影響到整個行車的安全性和舒適度。通過該橋梁的結構形式構成，通常情況下在我國一些地形結構構成相對比較平緩、填土量較低的中型橋梁工程項目工程當中應用比較普遍[5]。

4 結 語

綜上，小跨徑橋梁在山區當中應用比較普遍，可以適應山區一些特殊的地質條件情況，進一步提高山區內部的交通通行質量和效果，因此需要針對山區中中小跨徑橋梁設計工作進行深入分析和探索，保證小跨徑橋梁設計的科學性與合理性。