山区公路桥梁设计研究

冉进权

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摘要：通过对云南一座高等级公路大桥的设计，对高等级公路大桥的上层建筑进行了分析，为类似项目提供了一定的借鉴。

关键词：山区；公路；桥型设计；研究

引言

现代交通事业的迅速发展推动了山地道路桥梁建设。但是，对于一个项目来说，其规划的合理与否，对于项目的整体成本以及项目的服务功能都有着至关重要的影响。在山地桥梁的设计过程中，一个疏忽就会造成工程建设的难度和行车的安全性问题。因此，国内外有关部门纷纷对山地桥梁进行了深入的研究和分析，并在此基础上提出了一些新的思路和方法。该文论述并分析了山区高架桥的结构设计。

一、云南一座高架桥的基本特征

云南一条高等级道路因地形复杂，地质、水文、环境等因素影响，在高等级道路上建设了许多与高等级道路相匹配的桥梁结构。由于其穿越深峡谷时，由于其所处位置空间狭小，且所处平面曲线半径小，因而具有曲线、超高、纵坡大、边坡陡峭、桥墩高、桥墩长、桥墩多等突出特征。本文就该桥的上层建筑选择及施工方法作一简单介绍。

二、桥梁类型及跨度的选取

云南一座高等级公路桥的整体结构是以安全、耐用、实用、经济、环保和美观为准则进行的，并非以单一结构为优化目标。高墩桥、高填路基和中小跨度桥在我国高等级公路上所占比例很大，且受到多种地质条件的制约，因此，在确定桥型及跨度时，需从平面线型、工程地质条件、造价、工期、施工、运输及安装等多个角度进行综合考量。在设计桥型、孔跨上，尽量将其定型化、标准化，而且为了保证施工质量，提高工效，节约成本，还不能选择过大的跨径。在施工方式方面，要统一使用预制组装化的施工方式，进行集中预制可以确保质量，还可以提高施工的进度，通常情况下，不能使用搭架现浇的方式进行施工。

三、上部结构体系的选择

云南地区高速公路多为弯、坡和斜桥，在山区高速公路的建设中，如何根据其特殊的地貌和地理条件，选取合适的上层建筑是首要的问题。

（一）混凝土梁板式桥的受力分析

简支梁板式桥，尤其是在山区道路上，得到了越来越多的使用，尤其是在中小跨度的山间高速公路上，其特点是：1.支座简单，受力明确，没有额外的内力，容易进行设计和计算。2.容易建造，容易将其构造尺寸按系列、规范化进行设计，便于在厂房内或地上进行建造，便于在现场进行大量的预制构件制作，便于采用现代吊装机械进行装配。3.该桥梁是静态的，不会受到地面沉降的干扰，对基础的需求很小，适合在地基不好的桥梁位置使用。4.简支梁拼法可节省大量的模架材料，减轻工人的工作负荷，从而大大提高成桥效率。

简支梁板桥既可以是普通的钢筋砼构造，也可以是预应力砼构造，按跨度分为实体板构造，也可制成中空板构造，适用于各类弯桥、斜桥、斜桥等。对于小桥，配筋水泥板的跨度通常不宜超过10米；架空腹板的跨度通常在13—20米之间，有先拉或后拉两种形式；简支箱梁的跨度通常为20—40米；简支T型梁跨径通常在30—50m之间，在实际工程中应用较多。

但简支梁桥的不足之处也十分显著：①连接处多，折点多，结构整体性、舒适性及耐久性均不理想；②桥梁结构的连续性易受损伤，且地震作用下结构的抗震能力低。③简支梁桥通常只适用于小跨度、中跨度的桥梁，无法充分利用各种材质的特点；④简支梁桥跨内的弯矩过大，导致其断面尺寸及重量显著增大，导致大量的材料消耗，且不符合设计要求。

（二）连续梁桥

在现行的高速公路上，采用的是连续梁桥，其形式有两种：一种是连续箱梁型，另一种是连续刚构型。由于其跨度大、桥面接缝少、刚度大、整体美观、养护方便等特点，该箱梁桥在特大桥的引桥、互通立交的线桥、匝道桥等方面有着广阔的应用前景。

作为一种预应力混凝土梁桥，连续刚构桥通常使用的是变断面的箱梁。连续刚构指的是将刚性差异不大的中间多个高墩通过墩－梁固结，通过对桥墩的弹性来适应其所受的温度、收缩徐变、制动力等水平力，而在较低的边墩上则通过滑动支座或橡胶支座来构成连续梁，从而有效地提高了各个墩的受力性能。

（三）梁式桥前有简支后有连续

在此基础上，提出了一种“先简易后连续”梁桥，这是一种能满足工程需要的新型梁桥。在此基础上，再通过浇筑梁缝，张拉墩顶预应力束，以及更换支座等方式实现系统的转变，从而形成一种新型的连续型框架。

前简后连续梁式桥既能弥补连续梁桥与简支梁桥的不足，又能综合两者的长处。首先，该系统与简支梁相似，具有简化的特点，可使其断面缩小，并能对其进行预加载，从而使其更加合理。第二，该系统可以通过预埋件和吊车进行安装，大幅缩短了工程时间，增加了经济利益。同时，该系统的力学特性也很好，不会受到混凝土收缩、徐变和支撑不均匀沉降的影响。从实际使用情况看，该系统变形小，伸缩缝少，运行速度快，运行平稳，舒适。

四、上部结构的构造处理

云南一条高速公路上的桥梁，因受到地形地貌的影响，其平面往往处于曲线区域，形成“弯桥”，弯桥上、下两个部分的合理组合，特别是在山地地区普遍采用的组合形式，是目前山地地区高速公路上、下两个部分的关键与难题，本文就梁桥在组合形式方面的一些解决方法进行探讨。

（一）曲线布梁方法

1.“弯桥直行”

一般情况下，采用并联桥墩，在侧向上进行适当拓宽，或者在侧向上进行合理的偏移，并对防撞栏的几何线形进行调节，使其产生一条弧线，从而达到平面弧线的要求。该计算方法对小跨度、总长度较短的桥型具有普遍意义。

2.弯桥折做

当桥梁全长过大时，宜按放射状布置桥墩。

3.弯桥弯做

按桥位置上的实际平行线进行桥梁结构的设计与布局。此项技术主要用于现浇梁，也就是在现浇梁上进行浇筑，以达到梁的平面线型。但这种方法一般都是采用支撑的，在山间高架桥上很少使用。

（二）结构形式与平面布置方法

桥梁设计中，桥梁的设计和施工都离不开公路线形。针对曲线桥，采用现浇箱梁或现浇板桥，其平面形状及承载能力均可达到设计标准，但因其需进行支撑，对地势、工期等有较高的需求，故在山区很少采用，除非有特别条件。

1.简支式中空板桥常用于跨度较小、联长较小的桥型，通常建议采取并联式桥墩与弯桥相结合的方式，这样既能使梁体的截面形状保持统一，又便于设计与施工。

2.当简支小箱梁、T梁桥全部位于圆弧上时，建议在桥墩上进行放射状设置，在弯桥上进行折角处理，这样，每个孔洞中的梁尽管长短不一，但是每个孔洞所对应的梁的外观却是一样的，而且每个孔洞中的梁的倾角都是一样的，这样就可以方便地进行结构的优化，同时还可以有效地减少工程成本。

结语

云南一条高等级公路由于其弯道大，纵坡大，跨越深谷峭壁，桥墩高，桥梁连接长度长，且地质条件复杂，给设计、施工及养护工作造成很大难度。所以，在进行设计的时候，应该以地形、地质、施工、使用、经济、美观等要求为依据，不仅要对每一座桥梁的实际状况进行分析，还要与全线桥梁的实际状况相联系，对桥跨布置、桥型方案、结构尺寸及施工方法等进行合理的选择，这样才能使全线桥梁的设计更符合“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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