基于中小跨徑公路橋梁結構設計分析

鄭永祥

(山西誠達公路勘察設計有限公司，山西 太原 030006)

1 設計原則

1.1 科學性原則

公路橋梁在結構設計環節，要選擇最佳的橋梁結構設計形式，要保證橫截面與公路橋梁結構設計的科學性與合理性，能夠提升其總體的效果，應該調整必要的結構形式，能夠實現內部結構應力的設計，能夠有效的降低結構自重，達到科學性的標準。

1.2 簡約化原則

公路工程橋梁設計中，進行結構設計應該盡量的簡約設計，能夠保證其結構受力更加的簡單和直接，從而可以保證其結構平衡性合格，及時將外部荷載分散到其他結構部位，能夠保證橋梁的結構使用性能合格，減少施工材料的數量，為橋梁工程結構的總體性能提升起到積極的促進作用。

1.3 連續性原則

目前的公路橋梁在設計中，自重呈現出上升的趨勢，負荷也逐步的增加，這就需要在設計中考慮到公路橋梁結構優化達到連續性、一體化等要求，從而可以保證其符合受力條件之下，能夠有效的擴大受力的面積，可以縮短受力傳輸的距離，在達到總體性能要求的基礎之下，應該保證橋梁結構的穩定性、連續性符合標準的要求。

2 上部結構設計

2.1 結構選型

(1)裝配結構

橋梁工程的上部結構形式和跨徑選擇都是極為關鍵的，要綜合分析當地的地形條件、水文狀態、橋墩的高度尺寸等因素，選擇最佳的結構尺寸，保證設計方案更加的科學與合理。設計方案的選擇還需要保證項目施工方便、經濟性等要求，符合國家標準和行業規范，能夠滿足當地的交通運行質量和要求。以裝配式空心板、小箱梁、T梁為主，要保證這些橋梁結構都能夠達到協調性的要求，除了一些有特殊要求或者復雜性比較高的橋梁形式，通常其跨徑尺寸的選擇應該根據表1的要求來進行。

表1 跨徑選擇表

(2)現澆結構

如果橋梁工程的結構是小半徑、平面寬度尺寸比較大、立面縱坡比較大、外觀平順度比較高且美觀性要求很高的情況下，并且該橋梁處在交通樞紐、匝道等地帶中，通常會選擇使用現澆連續橋梁的結構形式。目前比較常見的幾種跨徑尺寸設計方法如下所示。

①對于跨徑尺寸在20 m以下的橋梁結構可以選擇應用普通混凝土箱梁的結構形式，而針對于跨徑尺寸20 m以上的橋梁形式則應該采用預應力混凝土箱梁的結構形式。

②箱梁梁高取1/18～1/20箱梁跨徑，但不得小于1.4 m。

③彎道(R≤250 m)中所應用的箱梁結構形式應該結合具體的跨徑尺寸、箱梁半徑尺寸等方面，布置1個或者多個中橫隔板的結構形式，其設置的間隔距離應該控制在12 m及以下，橫隔板的結構部分寬度尺寸設定為50 cm為最佳。

④設雙支座支撐時，端橫梁視中跨大小取80～120 cm。

⑤跨徑尺寸超過35 m的情況，所應用的預應力箱梁部分的等寬結構部分腹板厚度為55 cm，邊肋變化的結構部位應用的是75 cm。如果跨徑尺寸不足35 m的情況，則應該保證其預應力箱梁部分的寬度尺寸為45 cm，邊肋的變化部分則應用的是65 cm的形式。

(3)平面設計

平面設計的主要目的就是能夠有效的處理上部結構和平面曲線半徑所存在的關系，能夠保證其結構形式更加的優化。橋梁設置在平面曲線半徑給橋梁跨徑的選擇以及平面形式的設計有著直接的影響，具體是如下兩個方面形式：其一是內外弧差，第二是矢高。墩臺進行徑向設計的情況下，因為曲率半徑會產生直接的影響，內外梁結構的長度會有著明顯的差異，半徑比較小的情況下，內外梁的長度差則會表現出越大。如果應用的是體系轉換的方式制作成為簡支連續橋梁的結構形式，在梁體長度變化在±15 cm的情況之下，可以應用調節連續段部分的長度形式做好梁體的設計，預制梁長度不會做出調整；如果梁體變化在±50 cm的發內內，需要結合實際情況做出預制梁部分的變梁長度，現澆部分的長度依然不會做出調整。

結合目前的設計規范的要求，中矢高為5 cm以下的情況下，可以進行護墻內源部分的調整以達到平面線形的使用標準；半徑比較小的情況下，中矢高在5 cm以上時，邊量部分要根據實際的曲線形式來做出確定。但是半徑的差異也會使得外邊梁形態出現不同，種類也會更加的豐富。還有一種方式是預制邊梁的過程中，可以將其多預制一定的長度尺寸，然后是現澆橋面板與防撞墻來組合成為合理的線形。通過這種方式雖然美觀性稍有不足，也會導致材料浪費，但是施工相對比較方便。

3 下部結構設計

3.1 橋墩

墩高H<30 m時主要是應用柱式墩的形式；

墩高H<40 m時主要應用的是等截面實體薄壁墩。

墩高H<50 m時主要應用的是等截面空心薄壁墩。

墩高50 m

3.2 系梁

(1)橋墩高度如果大于9 m，應該根據要求在頂部設置橫系梁的結構。

(2)如果橋墩結構布置在比較陡峭的山區地帶中，可以應用高低墩的結構形式。

3.3 橋臺

(1)柱式橋臺

主要是設置在地勢相對平坦的地帶中，填土高度h<5 m。同時，在設計的環節中，還需要對柱式橋臺的形狀與方式進行確定，從而保證其整體效果滿足橋梁結構的基礎目標。

(2)肋板式橋臺

主要是應用到地勢比較平坦的地帶中，填土高度h≥5 m。可以應用到多種的情況之下，但是應該保證其高度控制在11 m以下。

(3)重力式U型橋臺

主要可以應用到條件相對比較好的山區地帶中，根據當前的設計規范和標準，U臺適應的填土范圍為4～10 m，其主要的優勢就是結合具體的地形變化來選擇合適的結構形式，能夠有效的降低開挖工程量。

(4)薄壁臺

平原區填土高度h≤6.5 m的小橋，能夠應用薄壁臺的結構形式，軟基部分應該限定在6 m以下。當前所應用的高速公路項目，很多薄壁臺都發生開裂的病害問題，設計中要提起足夠的重視。相交于薄壁臺設計來說，在具體設計上，需要對薄壁臺的高度與結構強度控制，按照橋梁的需求，合理的將薄壁臺的相關參數控制，使其達到工程的基本要求。

4 基礎設計

根據目前的設計規范，對于基礎覆蓋層不足5 m的情況下，可以通過擴大基礎的形式，而針對于在5 m以上的情況則需要應用樁基礎的形式。在橋梁下部有比較深的軟土結構時，樁尖應該直接穿越該軟土結構形式，同時應該綜合分析負摩擦阻力所產生的影響。在橋梁下部屬于采空區的情況，可以通過設置橋梁樁基穿越采空區的形式，讓樁尖直接深入到相對完整且穩定性較高的巖層結構中。在橋梁下部有巖溶區域且覆蓋層厚度比較小時，樁基的設定應該直接穿越巖溶或者多層溶洞的條件，能夠保證其結構的穩定性。

5 結 語

綜合以上敘述，中小跨徑公路橋梁被大量的投入建設，對于交通運行有著直接的影響，在進行這類橋梁的設計中，應該綜合分析其使用情況以及特點，能夠注意各個方面的問題，保證該橋梁結構的性能合格，從而可以滿足交通的運行需要，給今后的橋梁施工以及工程建設管理都有著極為重要的作用，與能夠促進交通領域的穩步發展和進步。