山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中遇到的問題及對策

【摘 要】 近年來，我國山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計建設(shè)發(fā)展迅速，山區(qū)高速公路建設(shè)也與一般高速公路建設(shè)存在一定的差異。在山區(qū)進行高速公路橋梁建設(shè)過程中，由于山區(qū)復雜、獨特的地形、地貌特征，會受到水文、地質(zhì)、生態(tài)等多種自然環(huán)境的影響，存在較大的難度。正是由于山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計建設(shè)中會遇到一定的困難，因此如何能夠保證山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)與山區(qū)自然環(huán)境相適應，并保證山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計與現(xiàn)有自然地質(zhì)條件相協(xié)調(diào)也就成為山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的關(guān)鍵。本文主要對山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)所存在的問題進行討論，并提出相應的解決對策。

【關(guān)鍵詞】 高速公路橋梁建設(shè) 自然環(huán)境 橋梁設(shè)計

一、 我國山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計概述

近十年來，伴隨著國家綜合國力的全面提升，我國陸路、航空、水路交通建設(shè)經(jīng)歷了歷史性的跨越式發(fā)展。尤其是我國的高速公路，從1988年我國大陸第一條高速公路正式通車到現(xiàn)在，我國的高速公路建設(shè)取得了舉世矚目的成就。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，特別是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，我國在山區(qū)修建的高速公路越來越多，山區(qū)的高速公路地形地質(zhì)較為復雜，構(gòu)造物極多，橋梁隧道總長占路線的長度比例大，一條山區(qū)高速公路設(shè)計的是否成功，關(guān)鍵在于橋梁部分的設(shè)計。

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，特別是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的逐步實施，我國在山區(qū)修建的高速公路工程變得越來越多。但通常來講，山區(qū)高速公路工程修建過程中，大多會遇到地質(zhì)地形復雜，構(gòu)造物多，橋梁隧道總長占路線的長度比例大的施工問題，有的山區(qū)高速公路，橋隧比例高達70%—80%。所以成功的設(shè)計出一條山區(qū)高速公路，將橋梁部分設(shè)計好就顯得十分重要。

二、山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的基本原則

我國高速公路在建設(shè)過程中通常會遇到各種各樣的復雜地形地質(zhì)環(huán)境，因此在路線設(shè)計過程中其平、縱、橫三方面都會受到一定的限制和影響。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中，通常會出現(xiàn)平曲線多、橋梁比例高、橫坡陡等情況。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計過程中，還會遇到彎坡橋多等特點。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計過程中，必須要首先協(xié)調(diào)好橋梁各個細節(jié)部分之間的構(gòu)造與地區(qū)地質(zhì)地貌之間的關(guān)系。從以上分析來看，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計基本上要從三方面遵循基本的設(shè)計原則：

（一） 從橋梁上部結(jié)構(gòu)來看

基于山區(qū)較復雜的地質(zhì)地貌特點，因此在山區(qū)建筑高速公路時，確保線路的通暢與經(jīng)濟性，一般情況下會在高速公路路線設(shè)計過程當中引進很多橋梁作為輔助。通常山區(qū)高速公路中的橋梁會占有比較大的比重。而對于這些橋梁來講，主要以常見跨徑橋梁為主，而一般情況下通常較少選用特殊的跨徑橋梁。對于常見的跨徑橋梁來看，在對其進行設(shè)計過程中，要遵循施工便捷、建設(shè)施工造價經(jīng)濟性的原則。一般來講，較常使用的大、中橋的標準跨徑有七類：50m、40m、35m、30m、20m、16m；而較常使用的中、小橋標準跨徑主要有四類：16m、13m、10m、6m。對于橋梁橫斷面形式來看，主要包括空心板、預制T梁等。對于跨徑小于30米的橋梁來說，一般情況下空心板、預制T梁都可以使用；而對于跨徑大于30m的橋梁來說，一般情況下要根據(jù)梁的受力的特點，選擇采用T梁或者小箱梁。從建設(shè)的經(jīng)濟性角度來看，20m跨徑以下的橋梁若采用空心板截面則造價相對經(jīng)濟，并且空心板也具有一定的優(yōu)勢。空心板的角度最低，因此對于一些跨徑較小，并且橋梁凈空不高時，空心板截面是最適合的選擇。從受力角度來看，對于一些加大跨徑的橋梁來說，則選用T梁截面最好。小箱梁與空心板截面或T梁截面相比較來看，在經(jīng)濟型、施工便捷性以及受力等多角度都是介于兩種截面之間的一種選擇。對于跨徑在25m—35m范圍內(nèi)的橋梁來說，最常采用的則是小箱梁的結(jié)構(gòu)形式。

（二）從橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計來看

下部構(gòu)造設(shè)計主要指橋梁墩臺的設(shè)計。對于常見高度的橋墩，即墩高小于40m的橋墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圓柱和方柱。圓柱施工時外觀質(zhì)量易控制，且與樁基銜接方便，平原地區(qū)使用較多。但從美觀角度來說，方柱棱角分明，與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào)，有一定的視線誘導性，較美觀。從受力上看，截面積相等的圓柱和方柱，方柱的抗彎剛度要大于圓柱，受力優(yōu)于圓柱，當體系為連續(xù)剛構(gòu)時，方柱可以方便的調(diào)節(jié)兩個方向的尺度來調(diào)整墩柱的剛度，從而達到調(diào)整墩的目的。

三、山區(qū)高速公路橋梁在設(shè)計中存在的安全問題

（一）橋梁設(shè)計的理念和構(gòu)造體系不夠完善

在橋梁設(shè)計的時候，首要的任務(wù)就是要選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，對橋梁的結(jié)構(gòu)進行分析，對構(gòu)件和連接進行分析。但是在實際的工作中往往都是存在很多的問題，首先就是設(shè)計人員只是滿足于計算中的需要，而忽視了結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料的需要。其次就是在橋梁從設(shè)計到施工中，會出現(xiàn)很多的人為的因素，比較常見的就是：對橋梁的整體結(jié)構(gòu)認識不足，對橋梁設(shè)計的圖式表達不明確，對橋梁建筑中混凝土的要求等級過于低級，存在的這些問題都將會影響結(jié)構(gòu)的安全性。

（二）施工和管理水平有限

通過對國內(nèi)外多個橋梁事例的研究分析，導致橋梁出現(xiàn)事故的主要原因就是施工的不合法性和管理的疏忽。施工和管理的水平?jīng)]有達到規(guī)范和設(shè)計的要求，這就給橋梁的安全使用留下的隱患，施工的問題主要就是存在在偷工減料、以次充好的問題，性質(zhì)是非常嚴重的，在建筑完成后的危害也是較大的。

四、山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計問題改進的對策

（一）選擇合理的設(shè)計方案

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，就可以有效的提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要就是分為大跨度的橋梁和標準的跨徑橋。由于各個結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素各不相同就會使得各個方案也有所差別，有較大的特征。在實際的橋梁設(shè)計中很少有采用大跨徑橋梁的設(shè)計方案，而是采用標準跨徑的設(shè)計方案，為施工方便和造價經(jīng)濟標準化等等一些優(yōu)點，應用也是比較廣泛的。

（二）選擇科學的材料

橋梁設(shè)計與建造中，鋼筋混凝土的質(zhì)量對橋梁的建造具有一定的安全性保障。鋼筋混凝土的質(zhì)量直接的能夠影響橋梁結(jié)構(gòu)的適用性、安全性和耐久性。除了要按照規(guī)范來控制正常的使用狀態(tài)之外，更為重要的就是要采取構(gòu)造的措施，從根本上控制混凝土施工對其橋梁建筑的影響。

（三） 提高對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度

無論是在橋梁的建造過程中，還是在使用的過程中，都會受到很多自然環(huán)境的影響，如化學物質(zhì)的侵蝕、一些外來的因素如車輛、風沙、地震、人為等等一些因素的影響。并且橋梁本身使用的材料在使用過程中也會不斷的退化，這些內(nèi)外在的因素的影響都有可能導致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，導致橋梁的結(jié)構(gòu)和性能在不同的程度受到損傷。尤其是大跨徑的橋梁設(shè)計，不僅能夠影響橋梁的正常設(shè)計，更是造成了一個不小的損失。因此只有不斷改正橋梁在設(shè)計上存在的問題，才能有效的避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，提高橋梁的使用壽命。

（四）嚴格禁止橋梁超載

要嚴格禁止橋梁超負荷的運載，這對橋梁的危害性是相當?shù)拇?，首先就是會引起橋梁的疲勞，是橋梁的應力的幅度加大，損傷加劇，導致結(jié)構(gòu)被破壞；其次就是由于超載會造成橋梁內(nèi)部受到不同程度的損傷，并且不能夠恢復，最終危害到橋梁的安全性和使用的壽命。

五、結(jié)論

以大曲線、大縱坡、高墩、長橋等特點的山區(qū)高速公路的設(shè)計，無論從哪個角度都應該充分的考慮到曲線和縱坡的給橋梁帶來的附加力。注意曲線和縱坡對結(jié)構(gòu)的影響，根據(jù)不同的受力特點，選擇不同的結(jié)構(gòu)形式。確保橋梁主體的安全性。在橋梁設(shè)計的過程中，根據(jù)橋梁存在的缺點，采取一系列的解決措施，根據(jù)一些成功的案例來加強橋梁設(shè)計的理念、結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)和對橋梁耐久性的設(shè)計。

參考文獻

[1] 張喜剛.公路橋梁和隧道工程設(shè)計安全風險評估[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2] 江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計院有限公司.橋梁概念設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[3] （美）陳惠發(fā)，（美）段煉.橋梁工程抗震設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.