浅论山区高速公路桥梁设计

刘金平

云南中航勘察设计院有限公司刘金平650217

摘要：近十年来，云南省高速公路迅速发展，由于云南山区地形的特殊性，高速公路建设中存在大量的桥梁工程。本文结合近年云南省山区高速公路桥梁工程的设计建设情况，简单分析了山区高速公路桥梁建设的特点与难点，在此基础之上，提出了山区高速公路桥梁设计的几点建议，以及山区高速公路桥梁的上部结构设计与下部结构设计的一些基本原则。旨在为山区高速公路桥梁设计人员选择桥梁设计方案时作为参考。

关键词：浅论山区高速公路；桥梁设计；

随着社会经济的发展，云南省交通建设领域在科学技术、人才资源以及机械设备上都取得了快速的进步，为我省修建山区高速公路提供了良好的基础。近年来，云南省的高速公路建设有突飞猛进的发展，但是由于特殊的山区地形，使高速公路的修建面临着极大的挑战，复杂的桥梁结构设计，特殊的地理环境特点，桥梁类型多样化，桥梁工程师缺失等，这些都使得山区高速公路的建设面临巨大的技术困难。下面，笔者根据在近年桥梁建设中的实践经验，对山区高速公路桥梁的设计建设提出的一些浅见，以期作为相关从业人员参考。

一，山区高速公路桥梁建设的特点与难点

我们知道，在山区修建高速公路面临的首要问题就是其复杂的地质形貌：落差较大的地形，复杂的地质构造，横坡陡、岩溶、不稳定的山体、滑坡、泥石流等不良地质现象普遍存在，并且山区各地方的水文状况也存在着较大的差异。因此，在山区高速公路桥梁设计的过程中，我们需要根据具体地段的不同，协调好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。故而，山区高速公路桥梁往往以弯坡、高墩、曲线、长联、墩台、陡边坡等的形式存在。

山区公路在建造的过程中，我们要考虑到桥隧的结合，以及山区公路穿越、跨越和避让障碍物、不良地质带等因素，这些都是修建山区高速公路桥梁所面临的难点。据统计，山区高速公路桥梁中，桥隧所占比例居高不下，有的桥隧比重甚至达到了工程总量的70％以上，这就给山区高速公路的桥梁设计人员带来了极大的考验，桥梁设计是否合理，直接影响整个高速公路项目的经济性、实用性等。

二，山区高速公路桥梁设计的原则

(1)重视不同地区地形、地质、水文差异的原则。

山区高速公路从设计到施工，我们都要很好的把握其在地质、地形以及水文等方面的不同。高度重视这些差别，根据差异的不同确定切合实际的桥梁方案。因此，在设计方案之前，设计人员一定要全面的收集项目所在地区的地形、地质、水文情况的资料，认真分析，做到心中有数，而不能简单的套用通用图。在高速公路桥梁建设的过程中，同一座桥有的时候在某一段纵桥向的地质变化很大，有的时候在某一段横桥向的地形变化很大，如果对于这些差别我们没有引起足够的重视，那么在山区高速公路桥梁设计建设的过程中就很容易出现失误。

(2)重视施工可行性的原则。

山区地面的高低差异明显，有陡峭的群山也有平坦的路面，这样就造成了山区高速公路桥梁建设中原料以及机械设备运输的困难。因此，在公路建设的实际过程中，我们一定要首先考虑到施工的可行性，要以方便施工、节省经费、保证质量为前提。因此，我们应该进行施工的可行性分析，结合山区实际的地形，设计出灵活多变的桥梁形式。

(3)重视“适用、安全、美观、环保”的原则。

山区高速公路桥梁的设计，我们要在重视其适用性与安全性的同时，将“美观与环保”的概念引入其中。这也就是说，我们在山区高速公路桥梁设计的时候，要尽量的保护环境，不要造成山区环境的破坏，还要考虑桥梁建成后与山区的环境是否相互和谐。因此，在高速公路桥梁设计的过程中，在确保桥梁的安全与适用的前提下，我们还要从桥梁的整体结构的美观程度等方面考虑，尽量让桥梁的设计美观、和谐，符合山区当地的民俗、民风。做到“适用、安全、美观、环保”的原则。

三，山区高速公路桥梁的结构设计

（一）桥梁的上部结构设计

我们知道，在山区高速公路的建设中，桥梁的建设占据的比重是非常大的。在桥梁设计过程中，有一系列的跨径尺寸可供选择，主要有：16m、20m、25m、30m、40m。横断面的形式则包括了空心板、T梁、小箱梁等组合形式。通常，在山区高速公路桥梁的设计过程中，跨径与横断面之间的搭配关系如下：跨径小于20米的通常选用空心板，跨径在20m-30m的，一般选择横断面为T梁结构或小箱梁。跨径大于30米的，一般选择横断面为T的结构。当然了，这只是一个建议选择方案，具体如何选择，还要我们的设计者根据山区具体的情况而定。

（1）把握好跨径与墩高的关系。

在高速公路桥梁的设计中，把握好跨径与墩高的关系是非常重要的。我们从桥梁美学的角度分析，桥梁设计的跨径与墩高其比值在0.618—1之间，按照这个比例设计出的桥梁比较美观。我们结合桥梁建设过程中的经济角度考虑，发现桥梁设计的跨径与墩高的比值在0.618—1之间也是最为经济的。也就是说桥梁的设计中，跨径与墩高其比值在0.618—1之间既符合经济适用也符合美观大方。因此，一般20m跨径的桥梁其最合适的墩高应该在12—20m之间，以此类推，30m跨径的T梁其最合适的墩高应该在18—30m之间，40m跨径的T梁其最合适的墩高应该在24m—40m之间。

但是，我们还应该注意，在山区公路的建设中，地形变化的频率一般都很高，这时我们不能根据地形高度的变化来不断的更换跨径，而是应该尽量根据地形固定一种跨径。当然了我们也可以进行适宜跨径的组合，例如：当山区地形变化很大的情况下，我们就可以采用20m与30m或者30m与40m的组合跨径，常用的有16m+20m+16m或20m+30m+20m等组合。

（2）把握好中跨跨径与边跨之间的关系。

在山区高速公路桥梁的设计中，我们常常会遇到边、中跨不等的情况，桥梁的边跨与中跨跨径之间的比例，一般要控制在0．55—0．7之间，这样的比例是符合科学逻辑的。因为边跨过小，桥台处的支座就会出现不抗拉的情况，在受到预应力与活荷载双重作用的时候，就会出现脱空，从而改变结构原本的受力状态，给桥梁使用带来危险的隐患。如果中跨过小，那么支点负弯矩与跨中正弯矩之间就会出现显著的差异，从而给预应力束的配置带来了负面的影响。因此，在桥梁的上部结构设计中，我们应该把握好中跨跨径与边跨之间的比例，消除结构安全隐患。

（二）桥梁的下部结构设计

(1)桥墩设计。在高速公路桥梁的设计中，运用最多的有柱式墩、实体式墩、薄壁墩等三种类型的桥墩。这三中桥墩各有其优点与不足，我们应该按照具体的情况进行选择。例如：a，建造的桥梁跨径不是很大时，我们一般选择柱式墩，但是不能太高，因此适合做中小跨径桥梁的下部结构。b，桥墩比较高时，我们选择实体式墩。这种类型桥墩可以根据其高度及受力特性验算确定断面尺寸，但这种桥墩的建造对地域的要求较高，而且不适宜机械化施工。综上所述，桥墩的选择必须综合考虑经济性、结构安全性及施工方便性等指标。

(2)桥台设计。

在山区高速公路桥梁的设计中，桥台的设计受到山区地形的限制较大，桥台设计是否合适，直接关系到桥梁的建设进度、质量控制、经济指标等。因此，在桥台设计的过程中，我们应该按照具体的地质、水文、地形情况，选择不同的桥台形式，最大限度的确保设计方案的经济性、安全性、施工可行性。

（3）基础设计

在山区高速公路桥梁设计中，结合地质情况，近年来大量采用桩基础。桩径从1.2米到2.0米不等，桩径、桩长需要根据项目所在地的地质资料进行验算确定。在设计中，一定要考虑项目所在地的地质水文情况，结合施工可行性确定桩径。例如：在山区缺水的地方，只能采用人工挖孔桩施工的项目，原则上桩径不得小于1.5米，以确保人工挖桩能正常施工。

四，结束语

综上所述，山区高速公路的桥梁设计是一项艰巨的、综合性的工程，我们应该结合山区的具体实际情况，综合考虑经济、安全、美观、适用、施工方便等指标，提出最佳的桥梁设计方案。

参考文献：

1.梁素引.山区高速公路设计有关问题的探讨[J]-黑龙江交通科技2007,33(4)

2.王志丹.高速公路设计后期服务浅谈[J]-公路2006(z1)