山区公路桥梁设计浅析

黄枭

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都，610061）

摘要:本文介绍了云南某公路桥梁的设计特点，阐述公路桥梁上部结构的选型及构造措施，可供同类工程设计参考。

关键词: 山区；公路；桥型；特点

1  云南某公路桥梁的主要特点

云南某公路由于受复杂地形、地质、水文和环保等条件限制，需要修建大量的桥梁构造物，以适应路线线形的布设。桥梁在跨越深谷时往往受桥位场地狭窄的限制，同时又位于较小半径的平曲线上，因此该公路桥梁也具有曲线、超高、大纵坡、陡边坡、高墩、长联和墩台形式多样等显著特点。现对桥梁上部结构的选型和构造措施进行简要阐述。

2  桥型与跨径的选择

云南某公路桥梁设计的指导思想立足于整条线路的安全、耐久、适用、经济、环保、美观，而不是某座桥梁的设计最优。该公路中桥梁占比较大，有大量的受地形限制的高墩桥、高填路基和中小跨径桥梁，由于影响因素较多，桥型与跨径的选择应结合平面线型、工程地质、造价、工期、施工、运输、安装等各方面因素综合考虑。在设计桥型、孔跨上尽可能定型化、标准化，并且桥梁的跨径选择不宜太大，以确保施工质量、提高工效、节约成本。在施工方法上统一采用预制装配化施工，集中预制可保证质量，加快建设速度，一般不宜采用搭架现浇施工。

因此云南某公路桥梁上部结构根据跨径不同选用了预制小箱梁和预制T梁，具体采用的是20m装配式后张预应力混凝土小箱梁、30m和40m装配式后张预应力混凝土T梁。

3  上部结构体系的选择

云南某公路上的桥梁多为弯、坡、斜桥，选择何种上部结构体系来适应不同的地形地质情况以及线路的几何特征，是山区公路桥梁设计时应当首先考虑的问题，目前比较通用的桥梁上部结构形式有以下几种：

3.1简支梁板式桥

简支梁板式桥应用广泛，特别适用于山区公路的中小跨径桥梁，它具有以下优点：①每孔简单支承，受力简单、明确，不产生附加内力，设计计算简单；②施工方便，结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂或地面上施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装；③结构静定，不受地基变形影响，对基础要求低，适用于地基较差的桥址；④简支梁采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，加快建桥速度。

简支梁板桥可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构，根据跨径可做成实心板梁或空心板梁，适应于各种形状的弯、坡、斜桥。钢筋混凝土板跨径一般不大于10m，适用于小桥；预应力混凝土空心板跨径一般为13~20m，采用先张或后张预应力混凝土结构；简支小箱梁跨径一般为20~40m；简支T梁跨径一般为30~50m。

然而简支梁桥的缺点也很明显：①桥面接缝多，存在不利于行车的折点，结构整体性、舒适性和耐久性欠佳，桥面连续也容易出现破坏，抗震性能较差；②简支梁桥一般仅用于中小跨径，不能充分发挥各类材料的受力特征；③简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重都会明显增加，耗用材料较多，不尽经济和美观。

在云南某公路的设计中，只有当桥梁横坡大于6%，长度小于100m又不宜设计为先简支后连续的结构时，才采用简支的梁板结构。

3.2连续梁桥

目前公路桥梁中的连续梁桥主要为连续箱梁和连续刚构两种型式。

预应力混凝土连续箱梁桥具有跨径较大、桥面接缝少、刚度大、整体性强、外形美观、便于养护等优点，因此，中等跨径的预应力混凝土连续箱梁可广泛应用于特大型桥梁的引桥、互通式立交的跨线桥和匝道桥等。

连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥的一种型式，一般采用变截面箱梁。连续刚构是将中间几个相邻的刚度相差不大的高墩采用墩梁固结，利用桥墩柔性适应其所受的温度、收缩徐变、制动力等水平力，较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座形成连续梁，这样可有效的改善了各墩的受力性能。连续刚构保持了T型刚构和连续梁的优点，适合于大跨径、高墩桥梁。

连续箱梁和连续刚构桥一般采用满堂支架或悬臂浇注法施工，施工工艺比较复杂，受地形限制较多，而且造价相对较高，在云南某公路上不宜大量采用。

3.3先简支后连续梁式桥

随着设计技术和施工工艺的不断完善，一种介于简支结构和传统连续结构之间的梁桥形式，即先简支后连续梁桥应运而生。这种结构形式通过工厂预制、现场吊装形成一般简支体系，然后通过浇注梁间湿接缝、张拉墩顶负弯矩预应力束、更换支座进行体系转换后形成连续结构。

先简支后连续梁式桥兼顾了简支梁桥和连续梁桥的优点，克服了它们的缺点。首先，这种体系像简支梁一样构造简单，并有效地减小截面尺寸和预应力配束，使得结构更趋于合理性。其二，这种体系可采用预制吊装施工，从而加快施工进度，提高经济效益。其三，这种体系在受力性能方面也具有较大的优越性，受混凝土的收缩徐变以及支座不均匀沉降等影响较小。最后，从运营条件来说，这种体系具有变形小、伸缩缝少的优点，使得行车高速、平稳、舒适。

预应力混凝土先简支后连续结构具有既适应路线平面线形又适应桥梁的受力特点，还便于施工等优点，是云南某公路桥梁的首选桥型。

4  上部结构的构造处理

云南某公路上的桥梁由于受地形地势的影响，平面常位于曲线段而成为弯桥，对于弯桥如何协调好上下部构造，尤其是山区桥梁常用的装配式结构与平面曲线要素的关系，成为山区公路桥梁设计的重点和难点，下面介绍几种梁桥在构造上的处理措施。

4.1曲线布梁方法

（1）弯桥直做

通常的做法是将墩台平行布置，将桥梁在横向适当加宽或适当移动桥梁中心线，通过调整防撞护栏的尺寸线形，形成曲线，来满足平面曲线线形的要求。这种方法一般适用于跨径较小、总长度较短的桥梁。

（2）弯桥折做

该方法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，墩台应采用径向布置法。

（3）弯桥弯做

按桥位处的实际平面线形设计和布置梁体。该方法多适用于现浇结构，即通过现场浇注的方式来实现梁体的平面线形。由于该方法多需要搭支架施工，故对于山区公路桥梁较难应用。

4.2结构形式与平面布置方法

公路线形很大程度上影响了桥型结构的选择。对于曲线桥，整体式现浇箱梁或现浇板桥在平面线形和受力上能更好的满足设计要求，但需要搭支架施工，对地形要求高且工期长，山区桥梁除特殊情况外较少应用。

（1）简支空心板桥往往设置在跨径不大、联长较短的桥梁上，一般宜采用墩台平行布置法和弯桥直做，可以保证各梁长度外形一致，方便设计和施工。

（2）简支小箱梁和T梁桥整体处于圆曲线上时，宜采用墩台径向布置和弯桥折做，此时虽然每孔内各梁长度不等，但各孔对应的梁长相等，且梁的斜度相同，下部墩台帽外形尺寸也均相同，设计施工简便，利于降低工程造价。

（3）先简支后连续小箱梁、T梁桥由于墩顶连续，受力相对复杂，当结构位于半径较大的桥位时，为减轻设计工作量、方便施工、降低造价，应尽量采用等长预制主梁、墩台径向布置和弯桥折做的方法，内外弧差可通过墩顶湿接头的长度进行调整。采用此方法布设时，应注意盖梁尺寸，且应检查墩顶现浇横梁和临时支座的位置是否满足构造要求。

5结语

云南某公路的桥梁具有曲线、大纵坡、跨越深谷陡崖、高墩、长联和地质情况复杂等特点，这给设计、施工和养护都带来了许多的困难。因此在设计过程中，应根据地形、地质、施工、使用、经济、美观等要求，既要分析每座桥梁的具体情况，又要结合全线桥梁情况综合考虑，合理选择桥跨布置、桥型方案、结构尺寸及施工方法等，才能使全线桥梁的设计更加符合“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”的要求。

参考文献

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