山區高速公路橋梁設計的原則與方法分析

蘭月琴

摘 要：本文分析了山區高速公路橋梁設計的特殊因素和特點，結合山區高速公路橋梁設計的穩定性、經濟性與協調性、跨坡橋涵設計等原則，對山區高速公路橋梁設計進行了分析。通過對橋梁結構體系、橋梁上部結構、橋梁下部結構及常用施工技術的研究，優化了山路大橋設計方案，提高了設計內容的可操作性，為設計方案順利實施創造了良好的應用條件。

關鍵詞：山區高速公路;橋梁設計;下部結構

在公路設計過程中，主要是為人們出行創造更便利的條件，也是區域經濟發展的基礎。為了加強高速公路的整體性，橋梁設計是必不可少的，尤其是山區，橋梁的合理設計是十分重要的。橋梁設計的科學性和合理性直接關系到橋梁的質量和使用壽命。因此，高速公路橋梁設計是不容忽視的重要內容。

1 山區公路橋梁設計的特殊因素與特點

1.1 山區公路橋梁設計的特殊因素

從山區公路橋梁設計的實際過程可以看出，相關設計人員需要全面考慮山區的特點，總結影響橋梁使用安全的因素。最常見的內容包括以下幾個方面：一是做好地質勘察工作，保持地形測量的準確度處于合理狀態，更加注重水文調查，在保證勘察工作質量的同時，加強數據的準確性。其次，要綜合考慮橋梁結構的附加力，加強對橋梁結構的彎曲和剪切研究，確定這些因素對橋梁結構附加力的影響。更重要的是，設計者還應清楚曲線橋梁在水平和彎曲側向力作用下的應力變化。由于受力水平的不同，其自身的影響也會有很大的差異，這也使得整個空間設計工作顯得尤為重要。再次，設計人員需要綜合考慮高墩長橋的穩定性，提出了實際長橋位置變化和橋向位置變化等問題。此外，設計人員應做好深坡下部結構的分析工作，綜合考慮橋梁下部結構的基礎形式，加強陡坡結構的穩定性。第四，設計人員需要呈現橋梁縱坡和橫坡的平面結構形態，了解過往車輛對橋梁的影響。第五，由于山區地形高，在實際橋梁設計過程中，設計者需要綜合考慮橋梁場地的特點和橋梁結構形式，做好抗震設計，設計有效的抗震措施。六是注重橋面排水結構設計，避免結構設計問題，延長橋梁使用壽命。

1.2 山區高速公路的特點

在大多數山區公路建設過程中，地形復雜，涉及到許多不良地質區。為了實現道路的有效通行，避免山體等障礙物的影響，山區高速公路設計中存在著平面半徑小、縱坡大等問題。此外，在實際的山區公路建設中，往往涉及高填方和深基坑開挖，不僅加大了對周邊公路的環境影響，而且嚴重時還會引發地質災害。從山區公路建設中也可以看出，由于高墩、長縱坡的影響，橋梁跨徑進一步提高。由于山區地形復雜的影響，現澆施工的合理施工很難保證，只有裝配式施工技術內容是保證橋梁施工合理性的主線。

2 山區高速公路橋梁設計的原則

2.1 注重穩定性原則

我國山區面積大，約663萬平方公里，地形十分復雜，這也增加了公路建設的難度。為避免影響公路橋梁設計，設計人員應保證設計工作符合實際環境要求。從目前我國橋梁建設的大局來看，有關部門應更加重視橋梁設計。山區公路橋梁設計涉及多種結構型式。既要維護橋梁本身的安全穩定，又要通過耐久性計算保證主橋結構的科學性和合理性。此外，山區自然和氣象條件多變。在具體設計工作的實施中，除考慮基本荷載外，還應反映實際風荷載和雪荷載。由于地質條件的限制，山路施工過程中主要采用高墩結構，實際跨度較大。因此，為了保證山區公路橋梁的合理應用，設計人員應進行穩定性分析，這也是山區公路橋梁設計的首要原則。

2.2 經濟性和協調性原則

從以往山橋設計過程中可以看出，相關設計人員需要更加重視技術經濟指標，這是保持設計方案滿足設計要求的重要步驟之一，同時降低了施工成本，增強了主體的經濟效益項目。此外，山區公路橋梁的實際設計也應體現因地制宜的原則，綜合橋梁功能與現場施工環境相結合，確定最佳橋梁結構形式。在實際橋梁結構設計中，相關設計師需要做好對當地地理文化條件的調查。只有這樣才能真正體現橋梁設計的實際價值，真正適應當地的實際情況。在論證協調原則的基礎上，實際橋梁設計應與周邊自然環境相一致，盡量減少對周邊生態環境的影響，避免大規模破壞山體，加強生態環境的穩定性。

2.3 橫坡及橋涵設計原則

在山區公路橋梁設計中，經常遇到橫向坡度問題。此時，工人需避開高路堤，采用半橋加固橫坡穩定性。在橋墩位置左右側坡較大時，通常采用以下兩種解決方案：（1）適當降低高邊墩的樁頂標高，避免低側樁基礎過多暴露;但同時要注意高側樁基礎位置的挖掘，避免邊坡失穩;（2）采用高墩和低墩，兩側樁頂高程分別位于地線以下某一深度;在高樁側的樁基上，系桿與下側的橋墩相連。這兩種方法各有優缺點，設計者應根據實際情況靈活選擇。

在大跨徑地方公路橋梁設計中，橋下開孔應符合當前交通狀況，為后續發展創造更有利的條件。橋梁跨越V形河谷時，橋墩應盡量不設在河谷中心，以更好地適應地形特點。在控制橋臺高度的同時，應選擇有效的跨孔布置設計形式。

3 山區高速公路橋梁設計的具體方法

3.1 山區高速公路橋梁結構體系

在實際的公路橋梁設計工作中，相關設計人員需要考慮耐久性和舒適性等因素，以確保滿足各種設計參數的要求。更為重要的是，在實際設計工作中，設計人員可以借助預應力連續結構來體現彎矩的耦合效應，從而保證橋梁在長期汽車荷載作用下不發生滑移。尤其是在單向運行的公路長橋上，這種現象更為明顯。如果有較大的縱坡或曲線并存，容易出現橋梁上下相對錯位的問題。此時，橋梁的上下部分可以通過支座連接，這也導致支座不能處于平衡狀態。但如果在設計過程中能采用墩梁固結法，則可降低上述問題的發生概率。山區橋梁上部結構體系一般包括簡支、簡支轉連續、橋梁連續等，為保證整個橋梁結構體系的完整性，有關人員可明確具體注意事項，使整個山區高速公路橋梁結構體系顯得更加完善。

3.2 山區高速公路橋梁上部構造形式

高速公路橋梁傳統的上部結構形式主要有預制空心板、預應力小箱梁、預應力T梁、現澆箱梁等，在山區橋梁中應用廣泛，在設計和施工上都比較成熟，但各有其局限性。從橋梁上部結構的選擇過程可以看出，設計人員需要充分考慮其經濟性和橋梁的實際情況。特別是在預應力混凝土連續曲線橋梁的施工過程中，由于預應力、橋梁自重、溫度變化等因素的影響，導致橋梁產生彎扭變形。另外，在曲線橋的設計中，為了更好地顯示彎扭力，可以采用整體封閉箱來更好地顯示抗扭性能。另外，在大跨度橋梁上部結構設計中，懸臂現澆箱梁應是主體。相反，中跨橋梁的實際設計運營不僅可以有效地控制施工成本，而且可以合理地采用預制多梁T梁，降低施工成本。然而，如果將其應用于曲線橋梁，梁的平衡性能和抗扭性能會越來越差。為了彌補施工中應力不足的問題，還可以用直梁代替曲T梁，進一步減小曲梁的彎矩。山區高速公路橋隧比例高，造價高，施工條件極為不便。為了降低施工成本，加快施工進度，大多數橋梁都盡量選擇標準跨徑、工廠預制和現場拼裝的常規橋梁。

4 結語

總之，山區公路施工作業過程中地質條件復雜，影響山區公路施工質量的因素很多。因此，設計人員需要根據實際地質條件，確保橋梁結構設計的合理性。同時，要做好施工技術的有效探討，使主施工作業越來越完善，對后續公路橋梁設計具有積極意義。

參考文獻：

[1]劉曉剛.山區高速公路橋梁的抗震設計和加固設計[J].交通世界，2020（Z2）：102-103.

[2]李平，陳卓.探究山區高速公路橋梁設計的特點和方法[J].低碳世界，2019，9（6）：243-244.

[3]張來福.山區高速公路橋梁設計的特點和方法[J].交通世界，2019（9）：106-107.