山區公路中小跨徑橋梁設計問題探討

周銳

（招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶400067）

1 引言

隨著交通運輸的迅猛發展，山區公路建設數量呈指數級增長?；谏絽^特殊的地理環境、地質和水文條件，山區公路的連續性受到了影響，需要在諸多區域架設橋梁以保障公路的貫通延續。對于中小跨徑橋梁的選型，受橋梁工藝、材料、機械技術的影響，因建設環境的復雜性、特殊性和橋梁的安全性、穩定性、經濟性、美觀性要求，在選型上需十分慎重，并且應盡量避免建設中各種潛在建設質量和使用質量問題的發生，所以，在設計和建造過程中應十分重視各種因素的影響，以保障工程安全性和耐久性。

2 中小跨徑橋梁設計的總體原則

2.1 橋梁荷載標準原則

橋梁所受荷載類型有3種：永久荷載、可變荷載和偶然荷載。永久荷載和偶然荷載對橋梁的病害影響較小，主要病害因素是可變荷載，在可變荷載中活載居于主體地位。所謂活載就是通過橋梁車輛的載重，隨著汽車建造技術的發展，車輛的載重在不斷地發生變化。橋梁的荷載規范標準是依據相關工程技術和橋梁設計規范標準制定的，反映了特定時期、階段車輛載重的實際情況和發展趨勢。在歷史發展過程中，國家多次對橋梁荷載標準和車輛荷載標準進行修訂和更新，但整體情況反映出橋梁荷載和車輛荷載不一致，橋梁荷載標準的更新步伐落后于車輛荷載的變化，從而橋梁荷載無法真正地反映出車輛的實際荷載。因2種荷載標準變化幅度不一致和理解上的偏差，現造車輛的荷載重量超出了山區橋梁的限額荷，從而對橋梁橋體產生了一定的損傷，影響橋梁使用安全性和壽命。橋梁荷載標準是橋梁建造應遵守的基本原則，在活載變化和橋梁荷載相一致的條件下，設計、規劃橋梁工程。

2.2 橋梁高跨比協調原則

高跨比的取值對于橋梁自重的減輕具有重要的作用。橋梁高跨比分為支點高跨比和跨中高跨比。支點高跨比與橋梁1/2處主梁橫截面所受作用力、施工階段所受拉應力、工程造價有關?？缰懈呖绫扰c橋梁主跨長度、主梁上下緣受力、減輕橋梁自重有密切的聯系。從工程結構受力、經濟性、美觀性、環保性、安全性等綜合角度考慮，橋梁高跨比的協調對整個橋梁設計來講至關重要【1】。

2.3 基于現實環境原則

橋梁跨徑的選擇取決于施工地的地形、地質、地貌、水文、文化、環境、經濟等綜合因素的影響，應基于客觀環境布設橋跨長度，避免因跨徑因素造成墩臺位置差異而開挖墩臺，誘發新的地質災害。同樣，基于現實環境，橋梁的選擇應傾向于中小跨徑的裝配式預制梁橋。力求預制構件與環境選型相一致，以便高效施工、縮短工期、降低工程造價。

3 中小跨徑橋梁的選型

3.1 空心板結構

空心板結構的現澆模式能夠滿足各種彎、坡、斜橋地形的需求。在高度有效的中小跨度橋梁結構選用中，空心板結構具有廣闊的適用空間。當前，空心板結構在小跨徑橋梁建設中占有極大的比例。但空心板結構存在的共性病害也比較突出，在結構的選用上應引起重視。

3.2 小箱梁結構

小箱梁結構具有工程造價低、抗扭性能好、跨越能力強和建筑高度低等特點。在建設過程中能有效降低橋頭填土的高度，降低工程造價。在軟土層或地基基土疏松的地質環境中，小箱梁結構能夠有效降低兩端填土層的高度和減輕填土壓力，減少工程資本投入。但小箱梁結構也存在自身的缺陷和不足，小箱梁呈箱型結構，內部空腔、腹板較薄，對于預制品工藝要求較高。小箱梁自重較大，對起吊裝置的要求較高。

3.3 T梁結構

T梁構件由橫隔板連接，橫向剛度大，跨越能力強。由于T梁全部由預制件裝配，構件規格標準，且工藝成熟、技術先進，安裝起來比較簡單。因T梁全部由預制構件實時裝配，預制件質量可控，T梁的安全性和使用壽命可以得到保障，但工程造價相對較高【2】。

4 橋梁建設中存在的問題

4.1 承載力問題

依據相關橋梁標準，預應力或鋼筋混凝土結構的承載能力計算依據是極限承載狀態和正常使用極限承載狀態。極限承載狀態是橋梁受力處于極限狀態或不足以支撐受力而出現變形狀態，橋梁結構也出現變形問題。正常使用極限承載狀態以彈性或彈塑性理論為基礎，在正常使用狀態時，橋梁結構受力、裂縫、變形小于規定的值。通俗地講，橋梁結構或構件的承載能力依然存在，但橋梁已達不到正常使用的標準，從而影響橋梁的安全性和使用壽命。極限承載狀態和正常使用極限承載狀態代表橋梁的不同層面。在現代橋梁設計中，注重極限承載狀態時的結構受力，而對影響使用性能的正常使用極限承載狀態的相關指標缺乏考量和重視，導致橋梁的安全性和耐久性受到影響。

4.2 耐久性問題

建造、管理和維護3個階段對橋梁的耐久性都有一定的影響。但主要決定橋梁耐久性的是初期建造階段。隨著近幾年在役橋梁病害問題的發生和不斷加重，橋梁耐久性的問題才被提上議程。之前大部分橋梁設計中缺乏考慮橋梁耐久性問題，即使有所考慮，也僅停留在理論形式，未真正落實到具體實踐中。橋梁耐久性問題考慮不周很容易引發一系列的病害問題，影響交通秩序。即使當下的橋梁設計中，大都是按照建造標準進行結構和構件設計，雖滿足了橋梁的抗力要求、變形要求和裂紋要求，但未考慮橋梁的耐久性問題，在整體要求滿足的情況下，部分細化的、影響使用壽命的指標未滿足橋梁的長久性、穩定性要求，如截面尺寸過薄、分布鋼筋過細等。同時，對橋梁使用環境對橋梁結構的影響也未充分考慮，很可能因自然條件因素影響橋梁的耐久性。

4.3 設計方法問題

橋梁設計中過分依賴設計標準，未根據實際情況進行適當的改變。缺乏整體性理念，設計中過于重視單個構件和主體結構的受力滿足度，對其他部分的受力計算和受力線路、方向不做計算，導致橋梁局部受力過大問題的發生?；诓煌牡乩憝h境，需要考慮的受力部分各不相同，不僅要考慮局部，也要考慮整體協調性。

5 應對措施

5.1 規范和標準的利用

橋梁設計中所遵守的規范和標準是指導工程設計的基本要求，在橋梁設計中，規范和標準中的一系列規定都應把其作為最低要求去滿足。不同地理環境下的橋梁構建有其特殊性，設計過程中應充分考慮現有的環境限制，在滿足基本要求的基礎上做出相應的整改。同樣，國家頒布的規范和標準因經濟的快速發展和各項技術的變化，在更新上具有滯后性，無法真實做到與實際相一致，故在具體實踐中應結合自身專業能力和掌握的第一手資料做出相應的調整。

5.2 荷載標準的更改

山區公路橋梁的設計應基于公路的具體用途、所通行車輛的基本載重和未來載重趨勢進行載重能力的設定。不同山區道路的用途不同，應在具體情況具體分析的基礎上制定載重標準。甚至基于橋梁活載的未來加重趨勢，可以酌量提高荷載標準。

5.3 設計延伸

設計人員應注意后續事宜的處理，把設計理念真正地貫穿落實到實際工程建造中。實現設計與施工一體化，立足工程建設全過程，進行施工監督，加強對施工人員的技術指導，真正貫徹落實設計意圖和目標。

6 結語

綜上所述，中小跨度橋梁在橋梁建設中占有重要地位，建設程度的高低直接關系著整個公路體系的運行。故應基于中小跨度橋梁的特點，結合現實環境，建造能夠體現地域特色、結構安全、經濟合理、便于管養、利于生態的綜合性高質橋梁。