跨高等級公路機耕道橋的設計

楊 柳

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031）

跨高等級公路機耕道橋的設計

楊 柳

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031）

摘 要：在我國城市化進程不斷加快，交通運輸領域不斷發展的形勢下，公路工程所面臨的形勢也更加嚴峻，為了能夠保障工程質量，為人們創造更加優良的行車環境，提高工程施工設計水平是非常必要的。公路工程為了適應各種自然環境以及交通運輸的需求，形式種類也更加多元化，在設計上也要求也更高。本文主要研究跨高等級公路機耕道橋設計的相關要點。旨在為相關人士提供借鑒與參考。

關鍵詞：跨高等級公路；機耕道橋；設計

公路橋梁作為基礎設施之一，工程質量的高低從很大程度影響著人們的生活，那么為了保障我國公路工程的整體質量，為人們的出行提供更加安全可靠的保障，施工單位以及施工人員應盡職盡責。現今科學技術的發展，以及施工材料完善，都在很大程度上促進了道橋工程的整體質量。但是還有另外一個因素對于道橋的質量也有著決定性的影響，那就是設計，而機耕道橋作為道路橋梁中最為常見的形式之一，其設計上的合理性與科學性在很大程度上決定了道橋的質量。因此設計人員必須要從實際情況出發，提高設計水平，促進我國道橋事業的發展。

一、機耕道橋的特點

1 處于主線為切方的地段

首先就是要對主線橋以及通涵數、構造物進行施工，也就是主線上跨，在進行切方的地段立交部位，開始施工。

表1

2 所承受的活載等級低

機耕道橋具有非常線面的服務性以及功能性，通常它會位于鄉村的道路中，作為農用橋梁使用，正常情況下，這種橋梁的凈寬基本為4米左右，而其設計符合通常在汽一10級，履帶為50驗算，它的承受活載等級往往不高。

3 橋面線形要求不高

這種道橋在城市中不常見，基本都是用于農用橋，因此它們的接線線形是能夠超出規范中的要求，最大是可以達到20以上，具體情況根據實際而定，這也為設計提供了更加廣闊的思路。

二、橋型介紹

在橋梁型號的介紹部分，采用大量的數據和表格圖標，這樣能夠更加直觀展現出這種道橋的形態以及數據的分析對比。另外，不管是任何橋梁都應該遵循使用、經濟的原則，另外還不必須要體現出道橋本身的特點，針對機耕道橋也是如此，從長遠角度來看，高等級公路方面的設計如下：

1 鋼筋砼斜腿剛構（圖1）

設計中所采用主梁的拋物線變化，具體的參數見表1。

2 兩跨連續效果（圖2）

由于橋梁設計的要求非常高，本次所使用的為變化型的二次拋物線方式，具體的各種參數設計依據實際情況定位梁高七十厘米，中墩處高度為一百四十厘米，主梁橫斷面采用的是單箱的形式，跨境上為二十四米，墩頂與主梁之間采取固定，矩形墩截面高七十厘米。

3 版肋拱（圖3）

拱上立柱為薄壁矩形結構，該種橋在外表上看類似于雙曲拱橋。其他各種數據見表2。

4 剛架拱（圖4）

圖1 鋼筋砼斜強剛構

圖2 連續箱粱

圖3 版肋拱

圖4 剛架拱

該種橋型與剛架拱類似，故稱之為剛架拱，主拱圈截面為帶懸臂的實心板（L范圍內不帶懸臂），主拱圈凈跨徑為39m，矢跨比為1／8。拱上部分跨徑為左右的空心板，具體的L1、L2由橋面縱坡度i及拱圈有關參數確定。

5 四跨鋼筋砼簡支粱（圖5）

從圖5中所示能夠看出，這樣的形式視覺上不夠美觀，只不過在施工方面比較簡單，容易操作，對于地質條件的適應性相對較強，很多地質條件不好的地區，都可以采用這樣的形式，因此應用也比較廣泛。

6 通過上面所闡述的圖5中橋梁類型分析中能夠看出，主要是從將公路等級作為依據，同時結合實際的地質情況、經濟實用性，同時也兼具了美觀性等方面進行的設計。在幾種制定的方案中，都是比較常見的設計，通常也會被人們所利用。其實用性也非常明顯。

表2

圖5 簡支梁

圖6 彈性土抗力計算模式田

三、彈性土抗力原理在機耕道橋中的使用

機耕道橋設計中還有一部分是非常關鍵的，其中就是彈性土壤抗力的研究，如果針對等級較高的公路上的機耕道橋來說，它則不適用，因為它通常處于切方的地方，并且土質的狀況也并不適應采用這樣的方式，如果強行使用，在施工時，就非常容易導致不應該出現的失誤，或者是延長施工時間，增加很多不必要的麻煩。

1 彈性土抗力原理

彈性土抗力是指土的彈性壓縮變形引起的抵抗力。這個時候如果橋臺受到外部的一定壓力，就會產生位移現象，這樣一來也會導致臺背土的形變，此時臺背土將對橋臺產生水平彈性抗力，一般情況只考慮橋臺繞基底重心線的轉動引起的臺背土對橋臺的彈性抗力。

2 彈性土抗力計算模式

如圖6所示，假定臺背土為一種土質，以橋臺基礎底面以上部分臺背土的高度為H，橋臺在外力作用下，產生的整體水平位移為Δ，繞其基底重心軸線的轉角為φ，臺背土的彈性抗力系數為K，剛在臺口處土的彈性抗力強度為：

Pk1=K（Δ+Hφ）

在基底處，土的彈性抗力強度為P=△距基底重心的水平距離為的土的彈性抗力強度為：

σx= K0φxˊ

K0為地基土的彈性抗力系數。

臺背土抗力為：

Ek=Pk2·H+（Pk1-Pk2）/2·H=KHΔ +1/2KH2φ（取橋臺1m寬計算）

臺背土抗力對基底重心的力矩為：

Mk=1/2KH2Δ+2/3KH2φ

基底土抗力對基底重心的力矩M0為：

式中：I0為基底截面的慣性矩。假定作用于橋臺除彈性土抗力以外的水平合力為2H，向臺方向轉動的彎矩為三M0則由橋臺平衡條件可得：

則由以上方程組可得△、再把△和作為支座強迫位移計算上部構造的附加內力，在進行上部構造設計時，計入附加內力的影響。

3 應用彈性土抗力原理的可行性

上文已經對相關的數據計算進行了分析，并且也對其各種原理的應用進行了闡述，道橋施工原本就是一個相對復雜的過程，那么針對個別地點道路的設計就需要更加謹慎，要充分考慮其經濟性、穩定性，作為設計人員要進行綜合考慮，這樣才能夠達到最好的設計效果，設計人員應該結合實際情況，并借助以往的經驗和參考文獻進行設計。比如：臺背粘土中的K為55k/cm3,這個時候如果橋臺粗線5毫米的位移，那么每m2臺背的受力就為27.5kN。一般說來，很多高的等級公路，在機耕道橋方面的設計都必須要非常精確。這樣才能夠更好的保障道橋的穩定性，為人們提供更好的出行環境，同時也為我國和諧社會的構建做出應有的貢獻。

參考文獻

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[4]傅成火.高等級公路施工的工程質量管理[J].中國公路，1995（12） .

中圖分類號：U41

文獻標識碼：A