对山区高速公路桥梁设计探讨

符宇

（海南省公路勘察设计院，海南海口570208）

摘要：高速公路和桥梁建设是国家一大的建设工程，其质量不容半点马虎，在山区高速公路桥梁建设中，因其地理环境影响，其建设十分困难，做好山区高速公路桥梁设计十分必要，本文即围绕这一重要的设计内容展开讨论。

关键词：山区；高速公路；桥梁；设计

前言

由于山区的地质地形和水文条件都非常复杂，其地面落差非常大，地表沟壑较多，还有岩溶、断层、陡崖等复杂地形，在山区高速公路桥梁建设中困难重重，所以设计人员必须做好山区高速公路桥梁的设计工作，以为施工质量奠定基础。

1山区高速公路桥梁设计原则

其主要针对桥梁上部分和下部分遵循的基本原则。

关于涉及桥梁上部的基本原则，山区具有复杂的地形、地貌特点，为了确保山区交通的流畅，在设计的过程中，桥梁作为一个重要的组成部分，在设计是需要特别重视。在已知的桥梁的设计中，大部分是跨径形式的桥梁，关于桥梁的横断面一般是以空心板和预制梁为主要的设计形式。对于跨径较小的桥梁，空心板和预制梁两种的横断面都可以考虑，而对于跨径比较大的桥梁，选择与质量形式的横断面为最佳。对于桥梁的设计，还要考虑到设计的资金，尽量避免投资过高而产生浪费，在进行合适的横断面的桥梁选择上，应该考虑施工的便捷性和经济性原则。

关于涉及桥梁下部的基本原则，主要是针对的桥墩台的设计，在设计时要对结构方案进行合理、科学的分析。在山区桥梁的实际建设的过程中会出现许多实质性的问题，一般桥墩台类型都是柱式墩，包括圆柱型和方柱型。关于圆柱型的桥墩一般在设计上会比较便捷，操作比较方便，但是大部分比较适应于平原地区。方柱型相对于圆柱型的设计来说更具美观性，在于桥梁上部更加和谐，在受力的能力上，方柱型的桥墩相对于圆柱型的桥墩来说受力会更强，会更加适用于山区桥梁的设计。

2山区高速公路桥梁的设计问题

2.1花费时间较长

大型的工程建设本身需要花费更长的时间，再加上桥梁的修建需要进行高空作业，且由于在山区进行，需要花费更多的精力和时间。山区的高速公路桥梁桥墩受环境影响多为高桥墩，高桥墩的浇筑工作一般需要反复进行至少4次的浇筑才能完成，如果遇上天气变化、设备故障等问题，则要进行更多的操作，因此桥梁的建设周期很长，具有不确定性。

2.2花费投资较大

山区高速公路桥梁施工所需的投资包括资金、设备等各个方面的投入。在桥梁施工前期，施工单位会为工程垫付资金，但是高墩柱的建设工作较为困难，在长期的建设后仍未达到计量原则的标准，而此时桥梁的修建已转入上构大梁等的建设上，施工单位的资金未回笼，只能靠承包商来维系，致使资金压力的出现。

桥梁的建设还需要投入大量的设备，如给每一根墩柱提供至少6m的模板，配给大吨位吊车以及其他众多机械设备，这些都给桥梁的建设带来了不少的压力。

2.3施工隐藏安全问题

桥梁施工过程中采用最多的作业方式为高空作业，高空作业的安全系数较其他一般的作业方式来说更为困难，且安全系数低。再加上在地理环境复杂的地区进行，无法完全依赖机械进行，需要人工操作，使工作人员缺少安全保障。

3山区高速公路桥梁设计注意措施

3.1桥梁结构的选择

针对桥梁的平面和立面构成了桥梁体系的特征，如何选择桥梁结构是在桥梁设计上的重要问题。在山区高速公路桥梁的设计上，要基于运营的稳定性、科学性、耐久性，在设计时为预应力连续结构。对于曲线梁具有沿着某一变形不动点变形的趋势。而大纵坡的桥梁在汽车的反复作用下，梁体会随着汽车行驶的方向进行滑移。在曲线和大纵坡并存的桥梁上，梁体的这些变形趋势会形成上下部间的相对的错动，这种错动往往会造成梁体的移动和支座的不平衡。随着科技的不断进步，柔性桥梁应经运用到山区桥梁的设计中，对于高敦桥来说，桥梁的稳定性非常重要，在曲线、大纵坡的桥梁的设计上，应该采取墩梁固结的刚构体系，墩梁固结可以避免由于抗扭矩及抗滑移造成的支座设置麻烦和支柱损坏带来的影响。

3.2桥梁上部结构设计

3.2.1斜弯桥设计

针对斜弯桥的设计，在其上部结构设计的过程中需要重点把握其与平面线形之间所具有的联系性。如果桥梁的孔洞数目超过两个，则桥梁的桥墩主要采用法向方式来进行布置。并且桥梁上部结构所用的预制构件主要采用径向方式来进行布置，即高速公路桥梁结构中所用的各片梁轴线的端部均处于同一半径上。而此时如果位于同一孔洞中的各片梁没有保持互相平行的状态，则需要根据绞缝宽度的实际变化情况来进行适当的调整。虽然其施工法中所用的各片梁的长度各不相同，需要分别进行编号，但是此方法有利于统一高速公路下部结构的各个构造尺寸，提高结构设计和施工的质量。对于1～2孔的高速公路桥梁设计，需要尽量采用桥梁梁板、墩台平行布置的方式更加有利于施工。桥梁上部预制梁可以采用标准跨的结构，按照平行布置的方式来对各标准跨以及前后桥梁墩台轴线与路线斜交角进行调节，并可以通过适当调节桥梁桥台构造尺寸的方式满足线性要求，施工难度也不会增加。

3.2.2斜交桥设计

对于变化段较大的斜交桥而言，相关人员在帽梁上任意选择两点，通过对选取的这两点对应面标高进行计算，可以将所得到的数据作为帽梁的实际横坡数值，以确保桥梁上部结构中所用的各片梁高的一致性。同时需要在梁底设置楔形垫块或者支座垫石来对桥梁支座的受力平衡进行调整，从而达到实现桥面超高变化的目的。

3.2.3桥梁稳定性增强设计

由于长期处于单向汽车制动力的影响下，大纵坡桥梁的梁体会具备沿着骑车行进方向进行滑移的趋势，而此时如果桥梁的上下部之间增设支座，会在上述作用下使高速公路桥梁的上部结构和下部结构出现错动，进而容易使桥梁梁体的制作以及下部结构的移动出现不平衡受力问题。因此，为了彻底解决上述问题，可以在桥梁结构中选用钢构或墩梁固结的型式，以增强桥梁结构纵向的稳定性，同时这样也有利于降低桥梁结构在后期运行中所需的维护和保养成本。

3.3桥梁下部结构设计

3.3.1桥墩设计

在选择山区高速公路桥梁下部结构的过程中，相关人员需要综合地形、地质特征以及桥梁跨径和墩高等形式来综合确定。柱式墩是当前我国山区高速公路桥梁设计中普遍采用的一种桥梁桥墩结构形式，其具有结构稳定性好、自重轻、施工便捷和外观美观等优势。比如，我国修建的成安渝高速为了可以统一公路的全线路线，在其结构施工中就是采用双圆柱式桥墩结构形式。如果桥墩位于地形横坡陡峭的围柱处，如果内外侧的墩柱高度差异性比较大，且通过增加另一侧墩柱直径的方式来增加墩柱的刚度，则会在降低桥梁桥墩结构美观性的同时，浪费了大量的施工材料。所以此时可以结合实际施工情况来适当的缩减柱子间的间距，从而使两侧墩柱的刚度基本趋于一致，这样也有利于减小桥梁结构中柱顶系梁的开挖量。

另外，要对桥梁高墩结构的稳定性进行详细地分析，采用连续刚构桥或连续梁结构，并要充分考虑相邻桥梁桥墩结构影响之间的联系性，并要尽量选择全桥或者其中的一联作为研究对象。比如为了提高桥梁结构的抗震稳定性，可以在连续梁墩顶位置处设置限位块或抗震销钉，在桥梁与其墩台之间位置处设置缓冲垫块或者加大墩台位置处的防震挡块尺寸等等。

3.3.2桥台设计

在山区高速公路桥梁桥台的设计过程中，设计人员通常选用柱式台、肋板台和U型桥台等结构形式。其中U型台桥台形式是当前工程施工中最为常见的一类结构形式，一般U型桥台通常要在厚度为4～10m的填土范围中。所以如果采用U型桥台，就必须要将其高度控制在10m范围以内。在桥梁桥台围柱处的横坡比较陡时，为了尽可能地减少开挖量和圬工方量，U型桥台及其扩大基础通常需要结合桥梁地质和其地形来设置成台阶形状。柱式台形式的桥梁桥台的推刚度比较小，其主要适用于高度低于5m的后台填土，且地质和地形比较平缓。而肋板台形式的桥梁桥台主要适用于较高的后台填土，但是山区的地形坡度比较大，锥坡通常不易设置其在实际的应用中，所以其适用性比较低，在安渝高速中的大部分桥梁主要采用U型式的桥梁桥台。

4结语

目前山区高速公路桥梁逐渐越来越多，其本身的施工难度是非常大。因此为了保证整体的施工质量，设计人员一定要制作技术性、经济性和先进性较强的道路桥梁设计，设计需要具备施工的易行性和可行性，如此才能够大大增强工程质量，并使施工成本得到节省。

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