山區高速公路橋梁設計探討

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山區地勢險峻、地形復雜，高速公路橋梁設計的難度較大，對設計人員有較高的要求，同時工程建設的費用較高。因此，設計人員在進行山區高速公路橋梁設計時，不僅要結合地形考慮設計的耐用性，還要兼顧實用性和經濟性。如果設計人員沒有按照較高的標準進行設計，就很難保障橋梁的安全性，導致后續產生高額的維護費。

1 山區高速公路橋梁建設的特點

1.1 技術難題多

山區高速公路不同于一般的高速公路，其地勢險峻，地形條件復雜，水系較多，水文條件很難逐一探明。山區地面落差較大，存在陡崖、斷層等地形，在暴雨等惡劣天氣情況下很容易發生山體滑坡和崩塌，并引發泥石流。面對這種極端的地質情況，工程施工的難度極大，在具體的勘察設計和施工中會遇到很多技術性難題。例如，在初期支護施工完成后，工程常會出現開裂、變形、塌方等一系列病害，并隨著施工的逐漸深入，加劇大規模沉降風險，進而加大施工的風險，影響施工作業的有序開展。若想保證工程質量，就需要結合當地的水文以及地質地形進行工程設計，采用分層開挖支護法，避免出現單一受力點，同時加強施工的質量管理，對工程進行全過程嚴格把控，這樣才能進一步解決難題，保證施工的質量。

1.2 工程規模大

山區高速公路橋梁因為要跨越高山、深谷等眾多不同的區域，所以在實際施工過程中需要施工的公里數較長，需要的施工人員也較多，進而擴大了管理的規模，增加了管理的難度。此外，在具體的施工過程中需要使用的工程設備較多，涉及的環節多且復雜，需要多個部門采用不同的施工工藝、工序等協調配合，這也是造成工程規模較大的主要因素。工程周期較長、工程任務復雜艱巨，故要想保證橋梁質量，就要做好現場勘察，并結合當地的地質條件提出切實可行的技術方案，嚴格把控設計和施工的關鍵點，這樣才能進一步確保施工的質量，提升橋梁的耐用性和安全性。

1.3 工程造價高

由于山區高速公路橋梁的建設周期長，工程任務復雜艱巨，需要投入大量的機械設備、工程物資以及人力資源，還要配備具有專業施工技能的人才。因此，山區高速公路橋梁的工程造價成本不同于一般的工程，其工程造價更高。例如，要給每一根墩柱提供6m的模板，配備大噸位吊車以及其他眾多機械設備，這些都需要大量資金提供有力的保障。

1.4 施工存在安全問題

山區一般地勢險峻，加上橋梁施工通常需要進行高空作業，這兩種因素的疊加不但使施工難度顯著增加，而且施工人員的安全問題更加難以得到有效保障。高空作業相較于其他普通作業方式，難度系數更高，且山區地勢地貌較為復雜，有些地方無法完全依賴機械設備進行施工，必須輔以人工才能開展作業，因此難以有效保障工作人員的安全，施工存在很多安全風險。

2 山區高速公路橋梁的設計原則

2.1 具備經濟性，施工養護容易

山區地勢險峻，地形起伏較大，在進行橋梁施工時需要投入更多的大型設備和專業技術施工人員，導致山區高速公路橋梁的工程造價成本相較于其他普通工程施工成本要高得多。山區高速公路橋梁的建設需要考慮經濟性和工程的可行性，在兩者之間盡量尋求平衡。同時，中小型橋梁應該在有預制條件的前提下采用預制結構，而大跨徑橋梁應該就地選材，以縮短材料的運距，同時應盡可能地使用現澆結構。此外，橋梁后期的養護十分重要，尤其是對于處在地勢條件不好、氣候環境惡劣的橋梁，必須使所建設的橋梁具有良好的耐候性，并且便于后期的養護管理。

2.2 造型優美，與自然相協調

造型優美的橋梁既讓人賞心悅目，又可以樹立山區良好的形象，因此在設計橋梁時，應在保證橋梁質量的前提下，使其造型更加優美。同時，在生態環境日益惡劣的情況下，山區公路橋梁的建設更應該考慮其對自然環境的影響，盡量避免或減輕對自然環境的破壞，使人與環境和諧相處。例如，在建設高速公路橋梁時，應盡量避免污染河流，將對自然環境的破壞降到最低；在修建山區高速公路橋梁時，要盡可能保護建設區域內的耕地和其他自然生態環境。

3 山區高速公路橋梁設計優化措施

3.1 上部結構設計優化措施

地形、地質、水文、橋梁跨度、橋墩高度等都會影響山區高速公路橋梁上部結構，因此，設計人員在進行上部結構設計時，應充分考慮這些因素的干擾，選擇一些便于施工、結構簡單、工程造價低的橋型。在對普通的橋梁的上部結構形式進行設計時，應多采用裝配式結構；而對于高度大于60m的橋梁而言，為了提高橋梁質量，一般采用連續剛構橋型。但是山區地勢較為復雜，容易在雨季受到河流的影響，河水內所攜帶的泥沙石等物質會威脅橋墩的穩定性，因此應盡量避免在溝谷中心設置橋梁跨越點。同時，為了更好地使橋梁適應山區地形，可以采用組合跨徑布控的方式。此外，應注意斜坡上橋梁基礎施工，確保不會受到當地植被的影響，要盡可能地采取跨度較大的設計。

3.2 下部結構設計優化措施

設計人員在進行山區高速公路橋梁下部結構設計時，應考慮橋梁的抗震性。設計人員在計算彎橋高墩時，應考慮其偏心荷載、離心力和風荷載等影響因素，并且要保證各橋墩的高度相差不大，才能進一步確保山區高速公路橋梁的抗震性能。橋梁墩高小于35m的橋墩，一般采用圓柱式的橋墩；橋梁墩高大于35m的橋墩，一般采用空心類的橋墩。同時，在設計橋梁下部結構時，設計人員還應該盡量減少橋墩類型，以方便標準化施工。此外，斜坡也是施工需要重點考慮的地方，尤其是當斜坡較陡時，應增加樁基礎的嵌巖深度。

3.3 附屬結構及排水設計優化措施

山區高速公路橋梁的附屬結構和排水系統非常重要，只有對其進行優化設計，才能使公路橋梁更加穩固。首先，應該關注橋頭搭板的設計。當地層為均勻巖層時，如果橋臺的位置處于挖方段，那么在設計時就不可以設置搭板。其次，需要考慮橋梁的伸縮裝置設計。當橋梁為高墩時，要考慮伸縮量增大的情況，然后通過一定的計算使伸縮裝置得到合理的延長。最后，橋面防排水設計要根據橋梁的位置進行優化設計。如果橋梁位于凹形曲線上，那么可以在曲線的低凹點設置對應的泄水孔，然后加密泄水管；如果橋梁需要跨越水庫或者經過敏感的水源保護區，則需要對橋面排水進行集中排放。在橋面排水的具體設計中，要將橋面的水設計引入附近的邊渠位置，而不能將水排在公路上，以免對路面造成污染，影響路面正常的交通運行。鑒于此，當橋梁需要跨域水庫或者經過水源保護區域時，可以進行隔油沉淀設計，從而滿足排放的標準。

3.4 橋梁防滑坡的設計優化措施

山區高速公路橋梁所處區域的氣候條件一般較為復雜，如果橋梁在降雨、降雪量較大的區域，則車輛在行駛的過程中容易出現打滑現象，極易發生交通事故，針對這種情況，設計人員應該做好橋梁防滑坡的優化設計，以防車輛出現滑坡現象，保障人們安全出行。因此，設計人員要做好減載、反壓、地面排水等多項設計，降低滑坡的概率，保障山區高速公路橋梁的安全性。同時，應盡量在旱季施工，有效避免破壞滑體的穩定性。山區高速公路橋梁的設計如果實在無法避免滑體，應考慮對滑體進行防護和加固。在實際的優化設計中，如何選擇防滑坡的設計方案，需要設計人員進行深入考察，對當地的實際情況進行分析，從而選擇最優設計方案，保障橋梁的安全性。

4 結束語

總之，山區高速公路橋梁對山區經濟發展的意義重大，設計人員應該對山區進行實地考察，并采取合理、科學的設計方案，進一步提高山區高速公路橋梁的安全穩定性能，避免在后續的使用中出現問題，保障山區高速公路橋梁的質量，推動山區經濟的發展。