山区公路桥梁设计原则及设计要点初探

张宇

天津城建设计院有限公司天津市300122

摘要：山区地势条件、水文条件比较复杂，因此，在修建公路时，往往需要修建配套桥梁设施，很容易发生滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害。对此，本文首先介绍了山区公路桥梁结构体系特性，然后对山区公路桥梁设计的原则和要点进行了详细探究。

关键词：公路桥梁；结构特性；设计原则；设计要点

山区公路施工的环境比较特殊受到地形、地质以及水文环境等条件的限制在布设线路的过程中需要修建大量的桥梁构造物所以这类桥梁的特点一般都是曲线、超高以及陡坡等形式的这给施工以及后期的维护都带来很大的难度而且给设计人员也提出了更高的要求，所以加强对山区公路桥梁设计方法的研究十分重要。

一、山区公路桥梁结构体系特性

（一）简支体系

简支体系在山区公路施工的过程中应用比较广泛，特别适合中小桥梁的施工建设，具有以下优点：①每一个孔都是简单支承，单独受力，在预制、架设以及管理上都十分方便，而且费用成本也比较低；②自身的结构比较稳定，不容易受到地基变形的影响，特别适用于一些地基基础比较差的桥梁施工。但是其也有自身的缺点桥面会有很多的接缝，在行车过程中会出现不适，而且其自身的自重很大，在美观上难以达到要求。

（二）连续支承体系

在山区公路的建设中，连续支承体系使用的也比较多，主要有现浇单支点连续、先简支后单支点连续以及先简支后双支点连续三种形式。现浇单支点的支承方式主要适用于整体的现浇结构模式，一般山区公路使用的比较少，先简支后连续的支承方式，一般适用于装配式的结构模式，可以很好地确保结构的稳定和行车安全。

二、设计基本原则

（一）环保原则

山区通常都具有良好的自然生态环境，为了完善山区的公路桥梁施工，可能需要按照桥梁的设计规划原则进行设计和施工。但是，在设计施工前需要对环境保护进行合理的规划管理，分析公路、桥梁修建位置是否合理，是否需要对周围的生态进行大量的改变，是否存在破坏地质结构的问题，这些都是需要综合考量的问题。采取有效的山区公路桥梁施工结构设计方案，完善环境保护的施工作用，确保环境保护的合理有效性，这对于山区公路桥梁施工设计结构而言是极其重要的。

（二）成本控制原则

依照山区公路桥梁的设计规划要求，需要对建筑成本进行控制。首先需要保证施工的工程量水平，对保证山区公路的桥梁施工标准的前提下，尽可能的降低施工成本，完善桥梁造价标准水平。根据山区公路桥梁实际的现场施工标准，合理的利用山区公路桥梁的施工材料，降低工程造价范围。选择合适的公路桥梁施工标准，完善施工方案，尽可能的控制工程成本。

（三）设计标准需要满足国家规范

山区公路桥梁的设计必须满足国家的强制标准要求，规范行业要求，按照国家规定的行业标准要求进行设计。按照新产品、新技术发展水平进行运行，充分利用现有的资源完成工程安全级别，保证工程实际施工效果。在设计标准中需要采用强制标准设计的方法，确保桥梁工程施工质量的合理性。

三、桥梁施工结构的设计

（一）对桥梁下部进行合理规划设计

（1）处理好桥墩的设计规划。①对于高度小于25m的低矮的桥墩的设计规划，应该采用圆柱或者方柱的柱式桥墩和矩形或者圆端形的薄板式桥墩；山区公路的桥梁多采用柱式桥墩，因为其能够与桥梁的上部结构进行相对和谐的对接，抗压能力强；薄板式桥墩常常用于公路互通式立交之中，能够达到使桥梁整体美观的效果。②对于高度在25～40m的中高形桥墩的设计过程中，应该采用实心厚板式的桥墩，可能施工起来相对麻烦，但是桥墩的整体受力均匀。③对于高度大于40m的桥墩宜采用空心薄壁墩。因此，应该综合考虑桥梁的墩高，桥梁的上部结构，施工场地的地形情况等因素，对桥墩作出科学合理的分析规划。

（2）处理好桥台的规划设计。山区公路的桥梁设计的桥台一般采用U形重力式桥台，这种桥台应该把最大高度控制在10m，把填土范围控制在4～10m之间，在进行桥台设计时还应该依据当地的地形做好一个较为合理的桥台分阶，应该把桥台台后填土的高度控制在5m，应该处理好对桥台的规划设计。

（3）基础设计。目前我国大部分山区所修建的桥梁在基础设计时，多采用桩基础方式，如嵌岩桩、柱桩等。如果当地的地质条件非常不利于桥梁基础施工，则可以根据实际情况采用摩擦桩。如果地质条件相对较好，可以使用扩大桩基。在进行扩大桩基设计时，如果地面横坡比较大或者是地质的变化情况比较复杂，也会采用桩基础的方式，这时如果使用扩大基础的施工方式，即便是分离式的扩大基础，也难以适应地质条件的要求，因此，为了更好地适应地基的承载力要求，开挖量一般都比较大，导致边坡不够稳定。除此之外，在斜坡上的扩大基础和桩基础，必须要把握好扩散角和覆盖层的厚度问题，还有不同工种之间的施工影响，可以适当采取相应的支护措施进行维护。

（二）曲线桥布梁方法

（1）墩台布置形式。①平行布置法。平行布置的方法就是各个墩台之间的轴线相互平行，与路线之间的交角是各不相同的，同时，桥梁如果采用整体式的单梁结构，就会成为弯斜桥；如果做成多梁式的，就会使得同一孔内的片梁形状全部一致，平行布置法比较适用于半径比较大、长度比较短的桥梁建设，一般都会采用弯桥直做。②径向布置法。径向布置法即各墩、台轴线垂自于路线或相对于路线法线径向旋转一个固定的角度。由于曲率半径的影响，采用径向布置时，同一孔跨中曲线内外侧各片梁的跨径不等，半径越小则内外梁长差越大，但优点是相邻孔跨梁端的斜交角度相等从而为曲线布梁提供了一定的便利。

（2）曲线布梁方法。①弯桥自做。全桥范围的主梁采用一条自线代替曲线的方法，各墩、台平行布置。最常使用的做法是将桥梁在横向适当加宽，或根据实际情况适当移动桥梁中心线，再通过调整人行道与护栏的尺寸线形来满足路线平面轮廓和行车道线形的要求。此种方法通常适用于跨径较小、总长度较短的桥梁。②弯桥折做。每孔采用自线、全桥布置成多条折线代替曲线的方法，该方法通常适用于单跨较小但总长度较大的桥梁。当桥梁总长度过大时，墩台不宜采用平行布置，应采用径向布置法这时内外弧差会使各梁长不等，设计中可采用多种方法进行处理，中矢高也可利用人行道与护栏的尺寸线形来调整。

（三）特殊考虑因素

（1）在外业工作中要不断加强对山区地形的测量、地质环境的勘探以及水文环境的调查等工作，以确保提供资料的准确无误。

（2）要考虑好桥梁结构在弯、坡、斜等地方引起的附加力，因为曲线扭矩以及斜梁各的受力分布等都会对桥梁结构产生非常大的危害，另外，在空间计算时必须要确保准确无误。

（3）一些高墩的长桥，由于桥体自身的刚度体系是比较小的，所以必须要把握好变位和稳定性的问题，如果是在弯扭组合作用的影响下，就会显得更为重要。

综上所述，我国山区的面积较广，一些公路项目建设时需要在山区修建桥梁，这给桥梁设计增添了一定的难度。因此在对公路桥梁进行设计时，除了要结合山区的地形特点之外，还应当遵循技术先进、经济最优、结构合理、安全可靠、外形美观等原则，同时要了解并掌握桥梁结构的设计要点，只有这样，才能确保山区公路桥梁的整体质量。

参考文献

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