山區(qū)公路橋梁設(shè)計原則及設(shè)計要點

鄒佩

摘 要：公路橋梁的設(shè)計是高速公路建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計前應(yīng)深入研究當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和地貌，并詳細(xì)收集當(dāng)?shù)氐臍v史文獻(xiàn)資料，根據(jù)同類工程設(shè)計的豐富經(jīng)驗、施工隊伍的技術(shù)特點和施工機(jī)械設(shè)施，對橋梁的建設(shè)進(jìn)行精確的設(shè)計，在保證橋梁質(zhì)量的同時，注重工程承包商的經(jīng)濟(jì)效益。本文詳細(xì)分析了山區(qū)公路橋梁的設(shè)計原則和設(shè)計要點，旨在為山區(qū)公路橋梁的建設(shè)提供有效參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū);公路橋梁;設(shè)計原則;設(shè)計要點

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各個地區(qū)之間的貿(mào)易往來日益密切，為了便于人們的通行和物資的運輸，我國對公路的需求量越來越大。由于我國高速公路的路線大多數(shù)需要途徑山嶺重丘地區(qū)，而這些地區(qū)的山丘、河流和峽谷相對較多，地勢變化浮動較大，而且在整條高速公路中，有一部分需要通過橋梁進(jìn)行連接，尤其是在水文、地質(zhì)和地形都比較復(fù)雜多樣化的區(qū)域，因此，在施工過程中，為了確保施工質(zhì)量，應(yīng)因地制宜，從施工方便和養(yǎng)護(hù)方便等因素進(jìn)行全面考量，做好山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計工作，從而保證橋梁的使用壽命，并通過交通帶動山區(qū)經(jīng)濟(jì)。

1 山區(qū)公路橋梁設(shè)計原則

第一，經(jīng)濟(jì)合理。在設(shè)計山區(qū)高速公路橋梁的過程中，不僅要確保橋梁的質(zhì)量，還要最大限度的降低橋梁的造價，降低橋梁造價主要有以下方法：改變橋梁的結(jié)構(gòu);選擇最適宜的橋梁建設(shè)材料;采用最佳的施工方案等。第二，環(huán)境保護(hù)原則。在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)、 橋梁修建位置和施工方法的過程中，應(yīng)避免大填特挖等現(xiàn)象，并盡量降低對周邊環(huán)境的影響和破壞。第三，適用耐久。該原則是為了最大化的提高橋梁的質(zhì)量和使用期限。第四，安全可靠。山區(qū)公路橋梁的安全問題主要包括工程安全系數(shù)和人員的安全[2]。

2 山區(qū)公路橋梁設(shè)計要點

2.1橋梁上部結(jié)構(gòu)

橋梁的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)首選預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后結(jié)構(gòu)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，如果山區(qū)的地形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在公路橋梁的設(shè)計過程中應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，選擇橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)。

（1）橋梁橋型的選擇

由于山區(qū)的地形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在公路橋梁的設(shè)計過程中必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，從而進(jìn)行合理地設(shè)計，特別是在公路橋梁橋型的設(shè)計方面，應(yīng)結(jié)合項目特點和成本等各個方面對橋型的選擇進(jìn)行綜合性的考量，從而降低橋梁的施工難度和成本投入[5]。如果墩高比較高，應(yīng)選擇墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)。在橋墩為70米到80米時，應(yīng)和連續(xù)剛構(gòu)橋和拱橋進(jìn)行必選;在橋梁需要跨越V型溝谷而且橋墩比較高時，應(yīng)根據(jù)所處地區(qū)的地貌地質(zhì)，選擇拱式結(jié)構(gòu)或者連續(xù)剛構(gòu)橋。

（2）跨徑范圍

在山區(qū)公路橋梁常用的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中，常規(guī)公路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑主要有20米、30米和40米，橫斷面的形式主要包括預(yù)應(yīng)力混凝土T梁和預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁等。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)方案的比選，推薦使用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁和預(yù)應(yīng)力混凝土T梁（詳見表1）。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁之間的橫向連接主要包括鉸接和剛接兩種形式，在使用鉸接時，鉸僅傳遞剪力，車輛荷載作用在鉸接縫處時，彎矩的承受力主要在現(xiàn)澆橋面板，因此現(xiàn)澆橋面板必須進(jìn)行加厚處理，否則很容易導(dǎo)致縱向裂縫。同時，恒載會隨著現(xiàn)澆橋面板厚度的增加而增加，預(yù)應(yīng)力混凝土T梁配筋和鋼束也要增加，從而造成經(jīng)濟(jì)性下降，因此預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橫向連接應(yīng)使用剛接形式。

（3）跨徑與墩高的關(guān)系

根據(jù)橋梁的經(jīng)濟(jì)學(xué)原則，通常應(yīng)選擇0.6180：1的比值，山區(qū)高速公路橋梁應(yīng)優(yōu)先選擇施工方便和經(jīng)濟(jì)合理的標(biāo)準(zhǔn)化、裝配式結(jié)構(gòu)，大多選擇20m、30米和40米的標(biāo)準(zhǔn)化跨徑。具體來說，20米跨徑梁比較適合12米到20米之間的墩高;40米跨徑比較適合24米到40米之間的墩高。由于山區(qū)公路的地形起伏變化比較頻繁，一般應(yīng)根據(jù)實際地形選擇一種跨徑，并不能根據(jù)橋墩的高度頻繁改變跨徑，在墩柱的高度變化較大時，可以使用20米和30米或者30米和40米的組合跨徑，當(dāng)一座公路橋梁有多種跨徑方案可供選擇時，應(yīng)根據(jù)上下構(gòu)造進(jìn)行成本分析后再做選擇。

（4）橋梁設(shè)計要點

橋梁必須使用標(biāo)準(zhǔn)化的跨徑，跨徑范圍必須和墩高協(xié)調(diào)，跨越溝谷橋梁的橋臺應(yīng)伸入挖方段，不能在陡坡上布設(shè)較高的橋臺;跨越河道時，應(yīng)將橋位設(shè)置在河道比較順直、地質(zhì)較好、較穩(wěn)固和較窄的河段;應(yīng)注重施工的環(huán)保性，優(yōu)先選擇集中排水的方式，設(shè)置油水分離池等設(shè)施，并盡可能的減少開挖山體;應(yīng)對施工成本進(jìn)行嚴(yán)格控制，最好將橋長控制在500米以內(nèi);使用一種標(biāo)準(zhǔn)跨徑，如果墩高變化幅度較大，應(yīng)考慮使用不同的跨徑組合，然而最好低于兩種。

2.2橋梁下部結(jié)構(gòu)

結(jié)合橋墩高度和橋梁位置的地質(zhì)條件，橋梁下部結(jié)構(gòu)形式大多使用鋼筋混凝土圓柱墩。墩高通常為12米到20米;30米跨徑橋梁的墩高通常為18米到30米;40米跨徑橋梁的墩高通常為24米到40米。在實際設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)橋梁的長度和橋墩的高度等方面，采取多種上部結(jié)構(gòu)跨徑進(jìn)行綜合性的對比，進(jìn)而得出最合理的上下部結(jié)構(gòu)比例。選擇橋墩時，應(yīng)綜合考量各個方面的因素，如果墩高的高度較低時主要使用柱式墩，柱式墩一般分為圓墩和方墩;如果墩高的高度比較高，應(yīng)選擇鋼筋混凝土方墩和薄壁空心墩，鉆孔灌注樁或者挖孔樁基礎(chǔ)，在實際設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)的原則對樁柱類型進(jìn)行統(tǒng)一，從而便于施工。同時在高墩設(shè)計過程中，應(yīng)注重穩(wěn)定性問題，在保證高度較低的橋墩穩(wěn)定的前提下，由強(qiáng)度決定其截面尺寸。高度較高的橋墩采用混凝土?xí)?dǎo)致底座不牢固，應(yīng)選用鋼結(jié)構(gòu)或連續(xù)結(jié)構(gòu)的高度較矮的橋墩，或者選用交接墩獲取簡支結(jié)構(gòu)的支座[1]。

2.3重視抗風(fēng)抗震等安全性設(shè)計

山區(qū)的地理環(huán)境和平原地區(qū)不同，周邊環(huán)境對公路橋梁的建設(shè)影響較大，特別是地形地質(zhì)，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的幾率非常大，極易出現(xiàn)施工安全事故甚至導(dǎo)致人員傷亡[3]。此外，由于受到山體的阻擋，山區(qū)中的個別地方很有可能會出現(xiàn)較大的陣風(fēng)風(fēng)速，因此，必須要對纜索承重橋梁實施抗風(fēng)檢測，包括動風(fēng)分析、靜風(fēng)分析、強(qiáng)風(fēng)載荷、水力、凍脹力、主梁的抗扭轉(zhuǎn)性能和拉索的風(fēng)雨振動等方面，從而確保有充足的安全儲備應(yīng)對偶然作用下導(dǎo)致的不良后果。

2.4墩柱的施工工藝

（1）復(fù)核測量與放樣

在橋墩施工以前，監(jiān)理人員應(yīng)要求相關(guān)人員根據(jù)誤差進(jìn)行精準(zhǔn)的復(fù)核測量和放樣，保證高型墩柱的形狀和位置，并著重考量多個施工階段的復(fù)核測量和放樣，從而保證施工過程中的每一個環(huán)節(jié)都沒有誤差，使整個墩柱的質(zhì)量均滿足相關(guān)要求。

（2）支架的搭設(shè)與驗收

在高墩柱的施工過程中，支架是不可或缺的，首先，支架搭設(shè)的基礎(chǔ)必須牢固，并全面進(jìn)行支架基礎(chǔ)的相關(guān)筑造;其次，由于山區(qū)的地質(zhì)比較復(fù)雜多樣，因此監(jiān)理人員必須要評估所選用的支架是否符合當(dāng)前的施工要求;最后，一般情況下，支架的搭設(shè)通常會承包給比較專業(yè)的企業(yè)進(jìn)行施工，同時監(jiān)理人員也應(yīng)在搭設(shè)過程中加強(qiáng)監(jiān)督力度，并在搭建完成后對施工情況進(jìn)行驗收，從而保證墩柱施工人員的安全。

（3）墩臺模板的制作

山區(qū)橋梁墩柱的模板涉及到很多內(nèi)容，一方面，必須要嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)氐匦蔚孛驳奶卣骱蛥?shù)要求進(jìn)行繪制;另一方面，在制作墩臺模板的過程中，應(yīng)嚴(yán)格把控各項施工材料，比如建材的選擇、板面的尺寸和厚度等規(guī)格[4]。除此之外，在驗收模板時，應(yīng)針對各項細(xì)則進(jìn)行認(rèn)真檢查，從而保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行。

（4）鋼筋的加工與安裝

首先，鋼筋的長度、筆直度和彎曲度都必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);其次，監(jiān)理人員應(yīng)深入掌握施工設(shè)計圖紙，明確各個情況下適用的鋼筋規(guī)格;最后，監(jiān)理人員還應(yīng)在鋼筋的加工和安裝過程中做好詳細(xì)的記錄。

（5）混凝土的澆筑

盡管當(dāng)前我國的橋梁施工技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但是仍然要注重基礎(chǔ)施工，混凝土的澆筑是墩柱建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，很難一次性完成澆筑作業(yè)，因此應(yīng)使用分段澆筑的方式。在澆筑作業(yè)的順利進(jìn)行的前提下，監(jiān)理人員不僅要確保個分段之間必須嚴(yán)絲合縫，還要保證澆筑時沒有錯臺和漏漿現(xiàn)象，同時在澆筑過程中使用的混凝土應(yīng)保持前后一致，以免出現(xiàn)較為明顯的色差。

3 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁的設(shè)計質(zhì)量直接決定著橋梁的施工質(zhì)量和使用期限，由于山區(qū)公路地形的復(fù)雜性和多變性，進(jìn)一步加大了橋梁的設(shè)計和施工難度，因此在設(shè)計過程中，必須根據(jù)山區(qū)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，并結(jié)合山區(qū)公路橋梁的設(shè)計原則和設(shè)計要點，從而選擇最合理的橋梁上、下部結(jié)構(gòu)體系，在保證橋梁高質(zhì)量的同時設(shè)計出安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)耐用的設(shè)計方案。

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