公路橋梁設計的原則方案選擇分析

李法岐

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，我國公路交通網絡不斷完善。公路橋梁工程作為公路交通網絡的重要組成部分，同時，也在居民生活出行中發揮著舉足輕重的作用。基于此，本文按照“安全、適用、經濟、美觀、環保”的設計理念，著重從公路橋梁設計原則、公路橋梁設計難點、公路橋梁的設計方案對公路橋梁設計進行淺析，希望對相關從業工作人員有所幫助。

關鍵詞：公路；橋梁；設計

中圖分類號：U443.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0136-02

1 公路橋梁設計原則

1.1 結構安全原則

在公路橋梁設計過程中，安全是首先要遵循的原則。由于公路的地形復雜，對橋梁結構的安全要求非常高，因此，必須要通過合理的結構受力計算，制定科學的設計方案，保證其安全。在計算荷載時，除了需要進行施工荷載以及地震荷載等常規荷載計算外，還要對公路強風荷載進行計算，針對嚴寒地區的橋梁，還要綜合考慮雪荷載與凍脹裂荷載帶來的影響。

1.2 適用原則

伴隨著高速公路的快速發展，人們的出行方式越來越多樣，私家車自駕游的人越來越多，行車速度也越來越快，舒適性作為橋梁使用的一個主要性能，越來越受到廣泛關注，預應力混凝土梁橋以其結構簡單施工方便、設計和施工技術較為成熟，在我國公路建設中被廣泛采用。舒適性不僅是乘客與駕駛員的基本需要，更是確保行車安全、減少交通事故的前提，因此，在公路橋梁設計時，需要滿足舒適原則。

1.3 經濟性原則

隨著中國經濟的發展，人們對可持續發展、低碳經濟和全壽命設計理念的重視，橋梁的經濟性在橋梁方案設計及必選中，做為一個重要的指標。由于中國的人工低廉，中國橋梁的設計標準偏低，施工質量存在隱患，這也是造成中國橋梁容易早期劣化和不耐久的最重要原因。因此，雖然中國橋梁的一次性投資較低，但如果使用壽命很短，日后的養護和加固費用又十分巨大，從全壽命的觀點看，仍是很不經濟的。所以在橋梁設計時，需全面遵循經濟性原則。

1.4 美觀性原則

橋梁的美是環境美的一部分，良好的橋梁設計能給人以美的享受。在橋梁設計的時候，應該做好橋梁美觀性的評估，同時橋梁的美觀性評估也應成為新的橋梁評估體系的一項，把橋梁美觀性分成形式、功能、色彩裝飾三個指標，選擇合理的橋梁外觀結構。

1.5 環保原則

在實踐過程中，為了能夠確保建設后的橋梁與周圍環境協調，在橋梁設計時需要對橋梁施工給周圍環境帶來的影響進行綜合考慮，保證設計方案與施工方案能夠節約環保。基于此，橋梁設計人員在進行設計時，需要盡量減少橋梁建設時對周圍山體的開挖與回填，因為大量開挖會給山體的結構穩定性造成影響，同時，還會對山體的植被造成大面積破壞，因此，橋梁設計的時候，應該做好對環境的保護工作。

2 公路橋梁設計難點

（1）公路橋梁建設中地勢、地形、地質以及水文條件都對工程有所影響，更給公路橋梁建設增加了難度。為此，公路橋梁設計過程中，需充分考慮以上因素。（2）在公路橋梁建設過程中，不僅要保證公路橋梁建設性能的正常發揮，同時還要確保周邊的環境不被破壞，最大限度地保障公路橋梁保持原有的地質風貌。在公路橋梁建設過程中，要確保公路橋梁建設的經濟適用、美觀大方。一直以來，我國工程建設都倡導節能減排、綠色環保、愛護環境、維護生態平衡。

3 公路橋梁設計方案

3.1 橋梁方案選擇

（1）特大橋和大橋的橋位在服從路線走向的前提下，作為路線控制點，進行路橋綜合考慮。中、小橋、涵洞位置服從路線布設的要求。（2）跨河橋橋位盡量選在河道順直，地質、水文條件良好，橋長較短，河槽能大部分通過設計流量的河段。布設在河床寬淺河段上的橋梁，應注意導流工程的設置，并與既有導流工程相配合，以保證行洪的安全。（3）橋孔布設重點考慮合理性與協調性，兼顧美觀，重視環保設計。（4）橋位不宜選擇在斷層、滑坡等不良地質地帶。（5）應充分考慮施工場地條件、運輸條件、施工工藝和工期，重視施工組織方案研究，避免設計與施工脫節，選擇易于養護、費用經濟的橋型方案。（6）盡量采用常規標準跨徑，減少跨徑種類，力求做到機械化、工廠化及標準化生產，方便施工、縮短工期、降低造價。

3.2 橋孔設計

由于公路建設過程中受地形地貌的影響，鑒于這種不可抗力因素的干擾，在公路橋梁的施工中，橋梁布孔的合理設計就成為了整個橋梁施工工程的關鍵。為了施工的便利性，應盡量對跨徑采取統一化處理，使用標準跨徑進行施工。如果橋梁相對特殊時，也要對橋孔跨徑安排采取適當調整。例如，當橋梁的墩高差距較大，相鄰橋墩之間的高度差距不規則時，就不必拘泥于調整跨徑的策略，在這種情況下使用兩種跨徑配合的方式無疑是最好的選擇。如可以采用25m和30m跨徑互相組合的形式，這樣就靈活地解決了問題。但是這種方法要注意兩種跨徑的差距不宜過大，否則會對施工造成不必要的影響。同時，由于公路公路橋梁的變化較為復雜，彎、坡和斜橋相對來說較多，因此在橋梁一聯的連續長度設計上就要有所控制。一般來說，連續長度的控制范圍應該在160～180m的范圍內，如果跨徑小于或等于30m時，橋梁一聯的連續長度應該在6孔一聯左右，如果跨徑在40m左右時，連續長度應控制在5孔以內，最多不能超過5孔。

3.3 橋梁上部結構設計

在公路橋梁設計中，雖然存在一些跨徑比較大的橋梁，但是公路橋梁在大多數情況下都是以輕型化、跨度比較小的標準式橋梁來設計的。同時，由于山區地形比較復雜，如果設計大型橋梁，許多大型設施設備和橋梁構建無法運輸至施工現場開展工程，因此在橋梁設計中，應該在保證質量符合相關標準的前提下，使用最經濟合理的設計方案進行設計。公路橋梁大致可以分為兩個基本類別，第一個類別是連續橋面簡支結構，這種結構多應用于地質較為復雜，土質較為松軟的地理環境之中；第二種類別是先簡支后連續的結構，這種結構多用于單孔跨徑在20m以上的橋梁中。其中第二種結構是目前橋梁設計中應用較為廣泛的結構。這種結構工藝成熟，同時耐久度比較高，是經濟實用的橋梁結構。通常情況下，橋梁建設中的橋梁跨徑比較小，這樣可以降低施工難度和施工成本。在橋梁建設中，最常見的跨徑比較大的數值有16m，20m，25m，30m，35m，40m，50m，而跨徑小的數值為6m，8m，10m，13m，16m。公路橋梁建設中，其上部結構體系主要由預應力混凝土空心板、預應力混凝土小箱梁等組成，

橋梁跨徑選擇注重高跨比協調，盡量采用經濟跨徑（即橋梁高跨比經濟比選后的推薦值），控制上下部結構總造價。常規橋梁的橋跨選擇基本原則如下：（1）墩高H≤20m時，優先選擇20m跨徑；（2）20m<墩高H≤35m時，優先選擇30m跨徑；（3）墩高H>35m時，優先選擇40m跨徑。

在個別情況下，需要用到50m跨徑時，需要加強對其承受力的分析，確保橋梁建設的科學及可靠性。

3.4 橋梁下部結構設計

（1）橋墩設計。最普遍的橋墩高度為40m左右，并且橋墩的形狀都是Y形的薄壁墩和柱式墩，最常用的墩型是柱式墩型，這種柱式墩型又分為圓柱和方柱兩種類型。這兩種墩柱的形狀在橋梁建設過程中有不一樣的效果，使用圓柱橋墩可以使得橋梁的外觀更美感，而方柱橋墩在美觀上不如圓墩，但是其與橋梁的上部結構比較協調，給人不一樣的美感。（2）橋臺設計。在公路橋梁建設過程中，橋臺普遍使用U形、肋形和柱式三種形狀。但是具體使用哪種形狀，還是需要根據實際情況來決定。通常而言，在使用U形橋臺時，需要進行填土作業，且填筑高度為8m左右，這樣才能將整個橋臺的高度控制在10m以下。由于公路地勢都比較陡峭，為此，U形橋臺最為適合，采用U形橋臺可以有效降低施工難度，節約施工材料，從而降低施工企業的成本投入。

4 結語

綜上所述，在進行公路橋梁設計時，應該充分考慮自然因素對公路橋梁建設的影響。在施工過程中應因地制宜，對施工現場進行全面的考察和分析，從而保證公路橋梁具有較強的耐久性。

參考文獻

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