山区高速公路中的桥梁设计

郑国庆 熊 娟 商 耿 王 欢 黄晶晶

湖北省交通规划设计院股份有限公司 湖北 武汉 430050

摘要：山区公路桥梁设计是山区公路建设的重要组成部分，是今后选择施工方法的重要依据。为合理组织山区高速公路桥梁的设计，必须对山区高速公路桥梁建设有一个全面的认识，并在此基础上找到山区高速公路桥梁设计重点。本文重点分析了山区高速公路中的桥梁设计。

关键词：山区；高速公路；桥梁设计

高速公路是一种重要的交通形式，其交通运输量大。我国幅员辽阔，地形多样，有些地区是山区和丘陵区，高速公路的建设不可避免地要经过这些地区，此时将涉及到桥梁设计问题。山区的地质条件较复杂，因此在高速公路桥梁设计和施工中需考虑更多因素，只有科学的分析和设计才能保证桥梁工程质量。

一、山区高速公路桥梁设计主要特征

通常，山区地理环境严重影响着该区高速公路桥梁的建设及设计。山区高速公路本身有着地形地质复杂等特点，这是高速公路桥梁设计中的重点问题所在。在地形复杂方面主要表现在地面的高差比大，同时坡度较陡。山区桥梁施工往往伴随着坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害，存在着施工安全隐患。因而，山区高速公路桥梁最大设计特征之一就是现实性。施工前期要进行充分的实地调查，之后结合实地调查合理进行图纸设计；设计过程要严格确保桥梁施工的安全性及稳定性，提高工程质量，确保后期运营安全；同时，设计过程要严格满足相关规范要求，实际施工过程对技术和质量的精度要求高，因此工程师要精准计算各项数据，尽可能降低误差。

二、山区高速公路桥梁设计原则

1、使用寿命长。山区的高速公路桥梁设计不但要考虑桥梁承载力问题，而且要在最大程度上减少缝隙问题。若铺设长线不够，要按要求延长，同时要对材料要件的质量进行严格审核，以达到目标要求，确保桥梁使用年限。

2、经济性、养护难度低。由于山区的地理条件差异性大，高速公路中的桥梁构造类型有很多种类，所以施工时在布置线路情况下会碰到许多特别问题，比一般高速公路资金投入要高。在桥梁设计方案中，需将实用性与经济性结合考虑。由于山区地理位置的变化多样，在施工时会遇到各种难以解决的问题。若能预制，就能运用预制构造径度比较小桥梁设计方案。若桥梁径度跨度大，会受到施工场所影响，需运用现场浇灌方式。材质的选择要考虑输送距离的远近问题，把控好各方面影响。在气候条件较艰苦地方建造桥梁，要从各方面控制好桥梁稳固性和可持续性，并要及时保护。此外，桥梁在施工时，要以保护环境为前提条件。

三、山区高速公路桥梁设计方法

1、上部构造设计。高速公路桥梁常规上部结构形式主要有预制空心板、预应力小箱梁、预应力T梁、现浇箱梁等，且在山区桥梁应用中较广泛，设计、施工方面相对较成熟，但其各有自身局限性。从桥梁上部构造形式选择中可看出，设计人员需对其经济性及桥梁实际情况进行全面考虑，尤其是在预应力混凝土连续曲线桥梁建设中，引起弯扭作用的因素多，如预应力、桥梁自重及温度变化等。此外，在曲线桥设计上，为将弯扭作用力呈现出来，可采用整体式闭合箱，将抗扭能力更好地呈现出来。在大跨径桥梁上部形式设计中，应以悬臂现浇箱梁形式为主体。反观实际中等跨径桥梁设计操作，不仅能实现对施工成本的有效控制，也能对预制拼装多梁式T梁进行合理应用，该种形式能降低施工造价，但若将其应用到曲线桥中，梁体平衡性能和抗扭性能会越来越差。为弥补施工中受力不足问题，也可将曲线T梁用直梁代替，能进一步降低曲梁弯矩作用。山区高速公路桥隧比例高，造价也随之增加，同时施工条件极为不便。为降低施工造价，加快施工进度，大部分桥梁尽量选用标准跨径、工厂预制、现场拼装的常规桥型。

2、下部结构设计。对墩柱高度低于40m的桥墩来讲，在设计工作中可通过Y型薄壁和柱式支柱来设计，其中较常用的墩柱方式为柱式墩，柱式墩又包含了方柱和圆柱两种不同类型，方柱优势在于外形的美观程度，而圆柱体优势在于和桩基础间的充分衔接，在整个公路桥梁的设计质量上更易控制，在桥梁后续的使用中整体稳定性更加的优良，实现了整个桥梁工程结构稳定性能的提升。

正常情况下，通过强度来有效控制桥墩的设计标准，相关的设计工作人员不但需充分关注桥墩整体强度，同时还需保证桥墩整体稳定性，在高桥墩设计工作中，涉及工作人员必须要充分考虑桥梁上半部分的结构承载能力，墩柱和上半部分结构间的衔接形式及现场施工的具体因素，确立起科学合理的受压柱长度。在高墩设计工作中，相关设计工作人员必须重点关注空心薄壁墩的设计方法，桥墩设置工作中需考虑到桥墩的衔接位置及该区域的地质条件，对周围的环境和地形地貌特点来进行考察。比如桥墩设置在河流河床中，不但会产生水流阻碍作用，同时还会形成局部冲刷，压力增大，因此要求相关设计工作人员运用合理的桥墩截面结构，保证桥墩的阻水面积得到合理控制，充分保证整个桥梁结构的安全性和稳定性。

3、桥台设计。山区高速公路桥梁设计中常用的桥台形式包括桩柱式台、肋板台、重力式U形台，其中应用最广泛的是重力式U形台。按相关规定要求，重力式U形台的高度尽可能控制在10m以内，这样易满足桥台背后填土压力要求。由于桥台是公路与桥梁的衔接部位，因此，桥台的设计对桥梁的整体性、稳定性和安全性起到重要作用。设计人员在山区高速公路桥梁桥台设计中要注意以下问题：首先，桥台高度与桥梁上部结构的长短有直接关系，在桥台设计中，应尽量降低桥台高度，这样虽然可能会导致桥梁上部结构长度延伸，但更加利于施工，从而保证施工质量和进度。其次，桥台设计时，为防止桥台产生台身竖向开裂和剪切破坏，可采用换填片石混凝土或碎石方式处理基底，同时对高度较大的重力式桥台，宜在墙身外露面及结构倒角部位增设钢筋网，能有效防止高桥台在受力较大时产生裂缝。

四、山区高速公路桥梁设计对策

1、优化设计方案。山区地形环境特殊，因此在设计前需实地考察，对当地环境和气候等进行全面了解，然后在此基础上进行科学设计，这对山区高速公路桥梁的安全性、稳定性提升起着重要作用。桥梁结构设计中，当前主要包含两种不同形式，一种是大跨度桥梁，另一种是标准跨度桥梁，由于两种结构在设计控制上会有所不同，因此在具体设计中两种形式也都会产生不同问题。通常，山区桥梁设计多数会采取标准跨度桥梁设计。这种设计方式能提升设计安全性和可靠性，并在经济性上也能有所保障，促使桥梁建设创造更多利益。

2、施工材料的准备。在山区高速公路桥梁工程施工中，一些区域较偏僻，需提前准备好施工材料，施工材料可就近取材，能减少运输成本。在工程施工前，需准备好施工中需应用到的各种材料，同时需保证材料质量，做好对材料的检测，要确保材料能达到工程施工标准。

3、桥梁的结构和安全设计。结构的设计是每个构造物、每个工程必须重视的环节。桥梁结构并不是一成不变，随着时间、环境及气候等因素影响，桥梁结构会产生腐蚀、风化等现象，这些现象致使桥梁的整体结构出现较大变化，从而影响到桥梁质量。桥梁材料的质量会随着时间的变化进而产生下降趋势，也是桥梁结构不稳定的体现之一，若桥梁结构损坏，将会直接影响整体安全性。此外，山区高速公路桥梁需重点关注，桥梁设计师应对桥梁安全问题采取保护措施，如提高桥梁两侧屏障的防护能力，避免安全事故的发生。

综上所述，山区高速公路桥梁建设是促进我国经济均衡发展的重要手段，但由于山区地形及自然条件相对较复杂，因此设计工作难度高。为保障设计方案的科学性及可行性，必须有效解决设计中存在的问题，切实保证高速公路桥梁建设质量。

参考文献：

[1]谢芳芳.山区高速公路桥梁设计研究[J].信息化建设，2016(02).

[2]谢新新.山区高速公路桥梁设计要点分析[J].建筑工程技术与设计，2017(22).

[3]崔利超.我国山区高速公路桥梁设计[J].装饰装修天地，2015(07).