山區公路中小跨橋梁設計關鍵問題分析

（四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

在交通比較發達的北方地區，由于地勢低平，地形比較平緩，在進行公路路網的建設中發展速度極快，公路橋梁的建設也呈現出任務量大，難度相對較小的狀態。相對比而言，南方山區地帶公路橋梁的建設呈現出分布不均勻，設計難度大的特點。由于山區地形地勢的影響，使得山區公路橋梁的設計中存在很多的問題，為了更好的促進山區交通事業的發展，山區公路橋梁的設計必須更加精細，更加專業。本文在此基礎上主要對山區公路中小跨橋梁的設計中存在的相關問題進行了探討，希望能為同行業提供借鑒，進而促進山區公路交通事業的發展。

1 山區公路中小跨橋梁的特點

（1）地形地質勘測存在一定的困難。由于山區公路的地勢特點，很多公路都是在新開發的山區，地形復雜，地質多為堅硬的塊石，所以在進行設計前的勘測時，其高程的測量，橫斷面的測量及周圍地形的測量都存在一定的難度，這就給測量和設計人員極大的考驗，為了設計數據的準確性，需要測量人員具有嚴謹的工作態度和強大的克服困難的心態。

（2）很多橋梁都屬于高墩橋梁。山區地勢崎嶇，高低不平，所以在設計橋梁時，很多都是高墩橋梁。雖然高墩穩定性強，且能夠滿足地形地勢的特點，但是由于高墩屬于柔性結構，所以受施工的影響較大，對于橫向荷載的作用也比較明顯，同時地震作用對高墩結構的穩定性也十分不利，而山區屬于地震頻發區，因此，高墩結構極易產生橫向位移，進而影響整座橋梁的穩定性[1]。

（3）施工難度較大。山區地形的影響直接決定了橋梁的施工工藝，在平原地區橋梁的現澆工藝以及支架搭設工藝，在山區的很多橋梁建設處都不能應用，因此在橋梁施工時，施工人員必須根據現場的地形特點選擇可用的施工方式，保證橋梁建設的順利進行。

2 山區公路中小跨橋梁設計中存在的問題

2.1 設計理念和設計方法不完善

山區公路中小跨橋梁在進行設計時，應該充分了解橋址的地質和地形，全面分析橋梁的受力及周圍環境的影響，選擇最合理的橋梁結構。但在實際的設計過程中，由于一些因素的影響，導致橋梁在使用過程中出現了諸多的問題。首先，在設計時，設計者更多的看中經濟效益，而忽略了環境的影響。在選擇橋梁結構時，往往直接根據慣有的設計思路，選用最經濟實惠的橋梁結構形式，而并沒有關注到橋梁的耐久性，實用性等特點。在對于中小跨橋梁的細部結構進行設計時，更多的沿用以前的結構形式，很少能夠主動研究橋梁的新技術，新施工工藝，進而導致橋梁設計好多年一成不變，進而使得山區很多橋梁在日益增多的交通量的影響下，出現了不同程度的損壞。其次，對于現階段的山區公路中小跨橋梁的設計來講，設計者更多的依賴于各種各樣的設計軟件，隨著科學技術的發展，市面上有很多的設計軟件，且設計功能越來越強大，這間接的導致了設計人員設計理念和設計方法的落后。在進行山區公路橋梁的設計時，設計人員為了盡快的完成任務，往往直接套用以往的標準圖。一味地照搬前輩們的設計圖，而并沒有融入自己對于橋梁的思考，這就直接導致了山區橋梁在設計上的千篇一律，毫無新意。因此，設計人員應該時刻保持學習的心態，不斷的創新，開發新的設計思路和設計方法，加強學習，在橋梁設計中融入自己真實的思想，讓橋梁更加穩固。

2.2 結構選型存在偏差

在山區公路中小跨橋梁的設計中，最主要的是結構的選擇。上部結構形式，下部結構形式以及橋梁支撐體系等的選擇。現階段設計者的結構選型存在一定的偏差，在進行橋梁結構分析時，由于高墩以及復雜地質地形條件的影響，設計者根據個人經驗，往往進行不同的結構簡化分析計算，以滿足規范要求，進而使得橋梁結構在設計上存在一些偏差，再加之施工過程中的誤差影響，導致橋梁結構的穩定性較低。

3 山區公路中小跨橋梁設計優化

3.1 設計理念和方法的優化

隨著交通量的日益增多，橋梁結構的設計也應該順應新的規范要求。在進行山區公路中小跨橋梁的設計時，不應該僅僅考慮經濟因素，應該更多的考慮橋梁的安全性和耐久性，考慮施工條件的可行性，充分研究了解山區公路的地形地質條件，優化橋梁設計。

另外設計者在進行山區公路中小跨橋梁的設計時，不能過度的依賴計算軟件，應該活躍自己的思想，多分析計算結果的準確與否，將自己的思想融入設計中，擺脫設計軟件的束縛，而僅僅將其當作一個輔助工具。設計者在設計時還應該樹立自主創新的意識，可以為橋梁增加一些文學元素，在原有參考圖的基礎上增添新的設計，有目的性的將原有形式的橋梁進行改造、優化，提高橋梁的承載能力。

3.2 橋梁結構設計的優化

3.2.1 橋梁結構體系的優化

對于山區公路中小跨橋梁來講，由于橋梁跨徑較小，所以，可以選用先簡支后連續的結構形式，也可以選用連續剛構體系。這兩種結構體系的穩定性較高，比較適合山區的地形地勢，還能增加車輛行駛的舒適性和安全性。另外，在進行結構選型時，應該根據山區的地勢特點，盡量選擇標準化，好施工的橋梁結構，這樣便于控制橋梁的施工質量。同時應該盡可能的減少斜交橋和曲線橋的設計，對于特殊的地形，可以選用錯孔布置的方式，或者增大跨徑，加寬溝渠等等。

3.2.2 支撐體系的優化

山區公路中小跨橋梁一般為空心板結構或者箱梁、T 形梁結構，在設計時根據橋梁周圍環境及各種荷載的作用情況，一般使用簡支結構（橋面連續）或者先簡支后連續的結構。由于簡支結構中每跨橋梁單獨受力，結構相對比較穩定，施工簡便，因此在山區公路橋梁的設計中得到了廣泛的應用。但一些跨徑稍大的橋梁，則常選用先簡支后連續的結構，該種支撐方式能夠很好的傳遞結構的受力，保持結構的整體性，進而保證橋梁在行進過程中的安全性和舒適性，在山區公路中小跨橋梁中也經常使用[2]。

3.2.3 橋梁上部結構的優化

由于山區公路地勢崎嶇，在一些材料的運輸上和結構的施工中都存在一定的困難，因此，在選用上部結構時，盡可能選用梁板式結構及標準跨徑。箱梁、空心板及T 梁的適用范圍如表1所示，

表1 橋梁類型適用范圍

空心板結構是目前橋梁設計中最簡單的結構形式，其施工工藝也已經相對成熟，由于其造價較低，受力相對穩定，因此在山區公路中小跨橋梁中被經常使用。但空心板結構經過長期的使用，容易出現一些板底裂縫，鉸接縫也比較容易脫落；相對比空心板來講，箱梁結構適用的橋梁跨徑大一些，其整體性及結構的抗扭性能較強，所以也經常適用于山區公路中小跨橋梁中，但由于箱梁結構預制工藝比較復雜，施工難度也較大，所以適用于多跨連續結構；T 形梁結構的受力性能很好，自重也比較輕，抗變形能力較強，但T形梁結構在預制和后期的變形維護及養護中都比較復雜，存在一定的困難。

3.2.4 橋墩臺結構設計優化

橋梁結構中，下部結構是主要的受力結構，因此在設計時應該格外嚴謹仔細。對于山區公路中小跨橋梁來講，下部結構的選擇要充分考慮到地形地質的影響以及施工因素的影響。山區公路中小跨橋梁結構的橋墩一般為高墩柱結構，其類型主要分為圓柱墩、方形墩、薄壁墩等，對于常規橋梁，圓柱墩的選擇較為常見，原因在于其施工質量容易控制，構造也更為簡單[3]。其余形式的橋墩結構應該根據橋梁現場的實際情況具體分析，綜合利用。橋墩基礎更多利用鉆孔灌注樁基礎、擴大基礎等，當橋梁所處山區地質條件較好時可以選用擴大基礎，當橋梁所處的橫坡度和縱坡度較大時可以選用樁基礎，當地質條件較差，土層的摩阻力較小時，可以考慮縮小樁基間距，進而提高地基承載力，保持橋梁結構的穩定性。橋臺結構主要有樁柱式橋臺、重力式橋臺和肋板臺。在常規情況下，優先選用樁柱式橋臺，當橋梁跨徑過小時，可以選用重力式橋臺，當橋臺較高時，可以選用肋板臺，來抵抗臺后土壓力[4][5]。

4 工程案例

4.1 工程概況

山區某一級公路跨越河渠，橋址處河道現狀為不規則的形狀，斷面為復式斷面，河口寬242 米，主河槽寬度為59 米，河底寬度為36.6 米，防洪流量238m/S，防洪水位：38.11 米，河底高程：32.950 米，邊坡坡度為1：3，坡頂高程為40.11。

4.2 橋梁結構形式選擇

在該工程中，擬定了兩種設計方案，具體如下：

方案1：橋梁斜交角為120°，擬建11-20m 預應力混凝土空心板橋，橋梁長220 米，橋寬為2 X（0.5m 護欄+凈-11m+1m 中央分隔帶），橋面鋪裝為10cm 瀝青混凝土+防水層+15cm 整體化混凝土，橋梁下部結構采用柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎，橋臺處及兩個橋墩處設GQFC-60 伸縮縫，臺后設置8 米搭板。

方案2：擬建7-30m預應力混凝土T梁橋，橋梁長210m，橋寬為：2X（0.5m護欄+凈-11m+1m 中央分隔帶）。橋面鋪裝為：10cm 瀝青混凝土+防水層+15cm整體化混凝土。橋梁下部采用柱式墩臺、鉆孔灌注樁基礎。橋臺處及2 個橋墩處設GQFC-60 伸縮縫，臺后設置8m 搭板。

兩種方案的優缺點對比如表2

橋梁方案對比表2

根據該山區公路的特點以及該地區的抗震要求，最終選擇7-30m 預應力T 梁結構。

5 結束語

山區公路橋梁是山區交通的重要連接樞紐，而中小跨橋梁則占據了其中的很大部分，其結構的穩定性直接關系到山區人民的出行安全，因此橋梁設計人員在設計時要綜合考慮地形地質及各種設計要求，轉變設計理念，自主創新，擺脫以往設計軟件的束縛，真正深入透徹的了解橋梁設計的各個部分，通過不斷的對比計算來確定橋梁的結構形式，采取各種措施來滿足山區公路的地勢地質要求，延長公路及橋梁的使用壽命，提高結構的承載能力，為山區公路交通事業奉獻一份力量。