公路橋梁設計原則思考

【摘 要】高質量的公路橋梁應當具有高的承載力、適宜的橋面寬度、高結構強度、高穩(wěn)定性和耐久性等等。在公路橋梁設計時，應當充分考慮到這些因素，通過可靠的結構計算分析和合理的構造處理措施來保證橋梁結構的安全性、經濟性要求。并且加強從橋梁設計理念、結構體系和結構構造的角度做好耐久性的設計。

【關鍵詞】橋梁結構 探討分析 建設

橋梁工程的質量直接取決于公路橋梁的設計的優(yōu)良。優(yōu)秀的公路橋梁的設計需要對橋梁工程的安全性、結構強度、剛度以及穩(wěn)定性和耐久性。文章主要通過筆者長期在橋梁設計工作的經驗總結現行的公路橋梁設計應注意的問題，提出切實的設計措施，促進公路橋梁的建設和發(fā)展。

一、橋梁設計中的幾項必要性原則

（一）安全性

橋梁設計的最基本的要求是安全性。安全性關系到橋梁使用者的生命和財產安全。橋梁的安全性體現在橋梁的承載能力是否達到設計的標準，結構是否牢固。倘若安全性不高，承載能力低，可能會因為橋梁在受到高負荷時候產生安全問題；結構設計不合理，結構不牢固，則容易出現傾斜甚至倒塌的情況。此外橋梁設計時應當考慮到橋梁的耐久性，使建造出來的橋梁具有抵御自然或者人為造成的侵蝕。橋梁在建成后會受到各種條件的侵蝕，比如風化、酸雨、使用磨損等等。公路橋梁設計的安全性是工程的重中之重。

（二）耐久性

橋梁結構的耐久性。我國土建結構的設計與施工規(guī)范 ，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少。然而，橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環(huán)境、有害化學物質的侵蝕，并要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用，同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導致結構各部分不同程度的損傷和劣化。國內從上世紀90年代開始重視了對結構耐久性的研究。這些研究大多是從材料和統(tǒng)計分析的角度進行的，卻很少有人對如何從結構和設計的角度及設計和施工角度來改善橋梁耐久性研究。

（三）牢固性

橋梁結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、 爆炸等災害或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。

二、提高勘察設計質量的措施

（一）用先進理念引領公路建設

先進的理念是引領公路建設又好又快發(fā)展的前提。要進一步創(chuàng)新提升公路勘察設計理念，一要貫徹“以人為本，安全至上”理念。選線要盡量繞避不良地質災害體，盡量避免長大縱坡和高填深挖。對特殊復雜橋梁隧道工程認真組織開展安全風險評估。二要貫徹“生態(tài)環(huán)保、資源節(jié)約”理念。路線要將減少用地、減少礦產資源壓覆作為路線方案選擇和優(yōu)化的重要指標。積極推廣利用風能、太陽能等清潔能源，積極采用瀝青、水泥混凝土路面再生利用等技術。三要貫徹“全壽命周期成本”理念。把提高建設質量和工程耐久性放在首位。把嚴格控制工程投資作為約束性目標。

（二）確保地質勘察資料全面實用可信

外業(yè)勘察資料尤其是地質勘察資料是設計的基礎和依據，必須確保全面、實用、可信。勘察設計單位應根據相關技術標準規(guī)范編制外業(yè)勘察與地質勘察指導書，報項目建設管理單位批準并報省級交通運輸主管部門備案。項目建設管理單位或交通運輸主管部門要組織做好外業(yè)勘察特別是地質勘察的驗收工作。凡是由于勘察設計單位未完成地質勘察指導書所確定的工作量或項目建設管理單位把關不嚴而引發(fā)重大、較大設計變更的，交通運輸主管部門不予確認并追究相關單位的責任。

（三）突出總體設計的總綱作用

在勘察設計階段務必加強總體設計工作，以保證設計成果的完整性、合理性、統(tǒng)一性。對于有多個勘察設計單位參與的建設項目，項目建設管理單位要確定總體設計單位。總體設計單位要組織編制總體勘察設計大綱和事先指導書，報項目建設管理單位審查確認后執(zhí)行。交通運輸主管部門進行設計文件預審或審查時，要將總體設計作為審查的重點，對不符合要求的將予以退回重新補充完善，以杜絕總體設計只是“簡單匯總”的傾向。

（四）確定合理的勘察設計周期

項目建設管理單位要給勘察設計單位一個合理的勘察設計周期。除平原區(qū)等地形地質條件相對簡單的項目外，初步設計有效工作周期一般不少于120個工作日，施工圖設計有效工作周期不少于180個工作日。設計單位要建立健全內部質量保證體系，嚴格按照設計質量管理流程開展勘察設計，依據通過驗收的外業(yè)勘察資料和地質勘察資料進行內業(yè)設計。大力推行設計標準化，加強建設過程中設計與施工的密切配合銜接。

（五）健全勘察設計管理制度

對擬列入工程投資規(guī)模的科研項目要嚴格篩選、陽光操作，形成專題報告隨初步設計文件一起上報審查。省級交通運輸主管部門驗收的科研成果要報部公路局備案以便推廣應用。要盡快建立勘察設計企業(yè)信用信息庫，開展勘察設計企業(yè)信用評價，實現設計企業(yè)的信息公開。對有嚴重不良記錄的勘察設計單位，要公開曝光，一年內不得承攬新的設計任務。

三、橋梁設計安全關系分析

（一）橋梁與路基的安全選擇

路基規(guī)范強調，“路基中心填方高度超過20m時，宣和橋梁做方案比選。”路橋設置界限問題，一直是難以把握的，也是影響公路造價的問題，項目實際運作中，往往由于工期緊，或認為橋梁跨越方案安全省事，就直接考慮橋梁方案。實際上，對于地質情況較好，雖然填方中心高度為30m，但收斂較快的V型峽谷，且橋隧相連地段，為消化隧道廢方，考慮路基方案可能比橋梁方案更安全更經濟；而對于寬而平緩地段，雖然填方高度只是20m左右，但如果需跨標段借方，且運距遠，填方基底還需花大量資金處理的路段，反而考慮橋梁方案可能更安全更經濟。

（二）橋梁上部構造設計分析

一般來講，大跨徑橋梁方案畢竟是少數，絕大部分還是采用施工方便、造價經濟的標準化、預制裝配化結構。大跨徑橋梁一般是控制因素不同，方案也各不相同，具有較強的個性特征，而標準跨徑橋則更多的是具有共性特征。

（三）橋梁下部構造設計分析

1.橋墩。高度較矮的橋墩 （h<40m）多采用柱式墩，Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圓柱和方柱。圓柱施工中外觀質量易控制，且與樁基銜接方便，平原地區(qū)用的較多。但從美觀上來說，方柱有棱有角，與上構梁體協(xié)調，有一定的視線誘導性。從受力上看，截面積相等的方柱和圓柱，方柱抗彎剛度大干圓柱 ，受力優(yōu)干圓柱，當體系為連續(xù)剛構時，方柱可以方便地通過調整兩個方向的尺寸來調整墩柱的剛度，從而達到調整墩柱受力的目的。Y型墩薄壁是獨柱雙支座的一種墩型，美觀性較好，但施工稍顯復雜。當墩高較高時Y型薄壁墩施工只需一套模板，只需搭一個支架，對于地面橫坡較陡，搭支架困難，模板需求量大的山區(qū)橋梁，Y型薄壁墩具有顯著的優(yōu)勢。

2.橋墩與路幅的關系。高速公路有整體式路基，也有分離式路基。除了中長隧道等設置分離式路基外，越來越多的采用整體式路基。對于高墩長橋，為了減少開挖，增強邊坡穩(wěn)定性，節(jié)約材料，降低造價，整體式下構即雙幅兩柱不失為一種較好的選擇。與雙幅四柱相比，在橋墩截面積及橫向寬度相當的情況下，整體式下構橫向和縱向剛度是分幅設置的兩倍以上，除了可以減少開挖，節(jié)約材料、施工面少外，還能減少墩頂變位。一座橋究竟是采用 整體式下構還是分幅下構，需結合橋位處地形、地質、水文、墩高等多方面因素綜合考慮。

作者簡介：汪才喜（1985.2-）男，湖北武漢，武漢信達雅路橋技術有限公司，助工。