關于公路橋梁設計技術的探討

摘要：在公路橋梁建設規模不斷擴大、結構越發復雜的同時，工程安全問題已逐漸成為了人們普遍關注的話題。本文就公路橋梁設計的問題進行簡要分析。結合項目起點位于G109線K1611+400處，途經沙河、聶家窯埡口、新村、大左落溝，終點位于水川鎮樺皮川村，其中的公路橋梁的設計問題為展開，探討公路橋梁的設計有關問題。

關鍵詞：公路橋梁;設計;問題

1.公路橋梁項目設計概述

本項目工程全線共設置中橋2座，具體橋位、橋型及相關設計情況如下：

1.1K2+557沙河橋路線在K2+557處跨越沙河，河流流向近東西向，河床寬度為35～50m，河溝兩岸及溝底出露地層均為白堊系砂巖，河流沖刷深度為4.5～8.6m，河床砂巖外露。根據沙河水質分析報告，該處地表水為Ⅰ類環境，判定該地表水對混凝土結構具有中等腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具微腐蝕性;地下水為Ⅱ類環境，判定該地下水對混凝土結構具有中等腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。擬建3-25m箱梁，橋寬為15m（凈14+2×0.5m），夾角為30度，上部構造為預應力混凝土箱形連續梁，橋梁下部構造為三柱式橋墩、肋板式橋臺，均采用明挖擴大基礎;設計洪水頻率Q1%=300m3。本橋跨越沙河。

1.2K3+351水泉子溝橋路線在K3+351處跨越水泉子溝，河流流向近東西向，河床及河漫灘寬度為140～160m，河溝兩岸出露地層為白堊系砂巖，河床中表層為第四系全新統沖積礫砂層，局部上覆人工改造的種植土，中部為淤泥質粉質粘土，下部為白堊系泥巖、砂巖及砂質泥巖、泥質砂巖的互層。根據水泉子溝處水質分析報告，該處地表水對混凝土結構具有中等腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性;地下水為Ⅰ類環境，判定該地下水對混凝土結構具有強腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性。擬建1-20m板梁，橋寬為15m（凈14+2×0.5m），夾角為30度，上部構造為預應力混凝土空心板梁，橋梁下部構造為U型橋臺，明挖擴大基礎。本橋跨越水泉子溝（排污溝）。

2.橋梁結構分析計算及計算參數的選取

2.1箱形連續梁計算

（1）上部結構通用圖結構體系為先簡支后連續的結構，按A類預應力混凝土構件設計。

（2）結構設計采用不同的軟件進行分析;荷載橫向分配系數采用剛性橫梁法、剛接板（梁）法和梁格法三種計算方法進行對比分析。

（3）設計參數

1）混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3，彈性模量為Ec=3.45×MPa;2）瀝青混凝土：重力密度γ=24.0kN/m3;3）預應力鋼筋：彈性模量Ep=1.95×105MPa，松馳率ρ=0.035，松馳系數ζ=0.3;4）錨具：錨具變形、鋼筋回縮取6mm（一端）;5）管道摩擦系數：μ=0.25;6）管道偏差系數：κ=0.0015;7）支座不均勻沉降：Δ=5mm;8）豎向梯度溫度效應：考慮瀝青鋪裝層和橋面現澆層對梯度溫度的影響，按現行規范規定取值;9）年平均相對濕度：55%。

（4）橋面板按單向板和懸臂板進行計算。

（5）一片梁梁端支點最大反力（汽車荷載考慮沖擊系數）見下表所示：

一片梁梁端支點最大反力單位：KN

項目

恒載（kN）

恒+汽（kN）

邊梁反力

邊支點

503

823

中支點

1121

1566

中梁反力

邊支點

499

772

中支點

1114

1494

2.2空心板梁計算

（1）本通用圖的結構體系為簡支結構，按部分預應力A類構件設計。

（2）設計計算采用平面桿系結構計算軟件計算，橋面現澆層參與結構受力，荷載橫向分配系數按鉸接板法計算，并采用空間結構計算軟件校核。

（3）設計參數

1）混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3，彈性模量為E=3.45×MPa;2）瀝青混凝土：重力密度γ=24.0kN/m3;3）預應力鋼筋：彈性模量Ep=1.95×105MPa，松馳率ρ=0.035，松馳系數ξ=0.3;4）錨具：錨具變形、鋼筋回縮按6mm（一端）計算，金屬波紋管摩阻系數μ=0.25，偏差系數κ=0.0015;5）豎向梯度溫度效應：按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTGD62-2004）規定取值。

3.提高公路橋梁設計技術措施

在選擇公路橋梁設計方案之后，就要對設計方案的關鍵問題進行具體分析，其主要內容包括兩方面，一是公路橋梁的質量，即公路橋梁的安全性和耐久性;另一方面是公路橋梁的美觀性。

3.1加強公路橋梁設計質量的方法

防范公路橋梁設計中出現質量問題，首先應對各施工階段實施有效地監管，尤其是各種材料質量是否符合標準應嚴格把關，在此基礎上開展工作。

3.1.1公路橋梁設計的加固性

（1）地基的加固，即應在項目施工之前，對施工地點進行詳細的地質勘查，然后根據地質狀況以及施工需求，結合實際做出較科學和合理的設計圖紙，尤其應注重地基易發生不均勻沉降的區域，并在設計中明確針對性地處理措施。

（2）裂縫的加固，即對路橋面的設計應嚴格把關，在具體的施工中，設計應要求施工所用車輛的載重，以免因為過度碾壓而出現裂縫。另外，針對已經出現地裂縫，要聯合公司管理層，查出導致裂縫產生的真正原因，進而實施相應的修補。

（3）伸縮縫的加固，比如梁端頭局部破損的情況，應在設計時給予特殊的重視，在保證施工用料的質量以及施工方法的正確性的基礎上，結合當地的氣象天氣針對性地設計符合實際的伸縮縫結構。

3.1.2公路橋梁設計上關注耐久性

現在有許多公路橋梁較為嚴重的質量問題，經常帶來各種不必要安全隱患。出現這種隱患根源就在于設計之前，并沒有依據項目的特征要求，再結合周邊環境、自身特征及使用后的交通量等各種因素，結合各個方面做綜合預測與分析;由此可見在設計之前，不僅僅要關注設計強度達到標準、規范要求，還要考慮設計項目的耐久性與安全性等各個因素。比如，結構整體性和延性不足，冗余性小;計算圖式和受力路線不明確，以至于局部受力過大;混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄、這些都是降低公路橋梁結構耐久性降低的因素，嚴重影響了其安全性。因此，在設計上應在滿足經濟合理、結構可行的基礎上，保證材料質量合格、保證施工操作規范、保證結構整體協調統一，進而使公路橋梁實現長久安全。

3.2提高公路橋梁設計美觀性的方法

目前，我國公路橋梁建設已經日趨成熟，各種高難度作業工藝技術已經獲得突破，與此同時，隨著投資方對工程審美要求的不斷提高，在保證質量的前提下，亦開始追求公路橋梁的美觀性。對于公路橋梁的美觀性一般工程公司都會參照周圍建筑的建筑風格，力圖融入整個建筑的大環境的前提下，成為新的標志性建筑。當然，在追求公路橋梁美觀的同時，切不可以影響質量為代價，因小失大。

4.結語

綜上所述，公路橋梁設計存在的各種問題已經嚴重影響到橋梁使用的安全性。相關設計人員要積極主動借鑒國內外的成功做法與經驗，從設計理念和結構體系做好設計防患。才能解決橋梁設計中的問題，確保工公路橋梁的安全性及耐用性。如此才能讓公路橋梁更好地體現其使用價值，為我國經濟建設的快速發展提供助力。

參考文獻：

[1]池坤敏.現代公路設計理念[J].山西建筑，2012（14）：274～275

[2]曾應祝.淺析公路橋梁設計中的安全性和耐久性[J].中國高新技術企業，2012（03）