不同建設條件下的常規橋涵設計分析

陳志遠

（青海省交通規劃設計研究院有限公司，青海 西寧 810001）

0 引言

橋梁施工建設是公路施工建設中至關重要的組成部分，隨著橋梁施工技術的不斷完善，現階段施工人員可使用各類不同的橋梁結構方式，完成橋梁的工程建設。但在具體的公路橋梁施工規劃中，大部分設計人員還是會通過常規跨徑混凝土預制的方式來完成橋梁施工澆筑。如果在這一過程中設計出現了偏差，整體的橋梁建筑施工質量就會受到負面影響。而實際上，不同建設條件下的橋涵設計方式和理念是存在明顯差異化特征的。因此，以具體問題具體分析的方式來優化常規的橋涵設計，是提升橋梁建設質量的重要方式和手段。

1 不同建設條件下的外業調查分析

外業調查工作是橋梁施工建設的首要工序環節，唯有深入展開外業調查、捕捉詳細的建設資料和數據，才能讓具體的設計方案擬定更貼合當地的實際情況。

1.1 平原綠洲區橋涵外業調查

許多平原綠洲區域內都有縱橫交錯的灌溉渠道，密集復雜的建筑群體以及四通八達的水電管道。在進行該區域的外業調查工作時，設計人員需要盡可能地完成數據資料的收集和整理工作，通過運用必要的預計假設方式，進一步確定排水涵洞的位置，爭取讓橋涵設計方案的擬定貼合當地的實際情況[1]。

1.2 山區橋涵外業調查

許多公路橋梁的建設需要穿越山區，相比較平原綠洲地區而言，山區的地形地貌往往會更為復雜，而且會出現諸多不良地質地貌，影響具體的橋梁和公路建設施工。在某些特定的山區，由于其面臨的氣候條件較為獨特，因此在固定季節內很容易發生山體滑坡、泥石流等地質災害。因此，山區的外業調查工作壓力要遠遠大于平原綠洲區域。設計人員在具體的數據統計和分析過程中，要進行詳細的地質勘查工作，全面分析相應區域的降水、洪澇災害情況以及地質災害發生的規律。如果該區域內設有水文站，在外業調查過程中，設計人員就應當到水文站收集歷年的河流洪峰數據，這能夠為相應的橋梁工程建設和橋涵設計提供一定的數據支撐，讓最終所設計出的施工方案更加貼合當地的實際情況[2]。

1.3 改擴建橋涵外業調查

如果某地原本進行過橋梁施工，但現階段的橋梁工程建設已經無法滿足當地的公共交通需求，或現階段所使用的橋梁公路在使用性能方面存在一定的偏差，設計人員就需要通過改擴建的方式，革新原有的橋梁公路建設，通過新建公路和橋梁促進當地的公共交通發展。相比較上述不同地形條件下的橋涵外業調查工作而言，改擴建的橋涵外業調查在數據收集和整理方面會顯得更為輕松。

由于原本的橋梁施工建設已經收集了一部分目標區域內的數據信息，因此在外業調查過程中，設計人員可直接使用原有的數據信息展開數據交流和討論工作，甚至通過分析原有橋梁的竣工圖來探討橋梁的具體結構和尺寸，通過優化和改良的方式來完成新的橋涵設計。但需要注意的是，不同區域原有橋梁的實際使用狀況存在明顯差別，原有橋梁的施工質量和設計合理性也存在較為明顯的差異化特征，并非所有區域內的原有橋梁都可作為新橋梁改進與完善的參考，有些地區的公路橋梁改擴建工作需要在推翻原有設計的基礎上完成，因此設計人員需要視具體情況加以討論[3]。

1.4 基礎資料收集和意見征求工作

外業調查工作并不是內指性的，并不是只依靠內部人員的相互交流和討論便可制定出貼合實際情況的條款設計方案。理想狀態下的外業調查工作離不開當地政府的協助、其他行業單位的支持，以及橋梁公路建設沿線居民的意見傳遞。在具體的外業調查工作推進過程中，設計人員應盡可能地收集與當地遠期規劃和發展相關的建設性資料，并通過與不同行業單位友好交流互動方式的應用，全面征集不同單位在橋梁涵洞位置通道設計方面的意見或建議。實際上不論是電力行業、電信行業還是其他相關單位和企業，在橋涵設計方面都具有一定的發言權。特別是自來水管道、天然氣管道以及其他管道相互交織、排布復雜的綠色平原區域，其橋涵設計位置更需要設計人員慎重考量[4]。相應設計人員最好邀請其他行業或單位設計人員一同完成現場勘查工作，只有如此，在外業調查的過程中，設計人員才能夠全面厘清當地的管線排布情況和準確位置，讓橋涵設計方案更貼合當地實際情況。

除此之外，在具體的管線拆遷或保護政策了解過程中，設計人員還需要與當地的政府部門進行積極的溝通和交流，通過簽訂紙面協議的方式完成外業調查工作，爭取讓其所制定出的橋涵設計方案能夠在施工過程中得到全面的落實（常見橋涵設計種類如圖1所示）。

圖1 常見橋涵設計種類

2 不同建設條件下橋涵設計優化措施分析

2.1 平原綠洲區的橋涵優化設計

相比較山區而言，平原綠洲區的地形地貌較為優越，因此往往是人口聚集的繁榮區域。該區域內的路網較為發達，灌溉系統復雜多樣，沿線村莊城鎮較多，因此在橋涵設計的過程中設計人員應當優先考慮使用分離式立交和涵洞通道，只有如此才能夠全面滿足當地居民的正常生活需求。

除此之外，在平原區的橋涵設計過程中，設計人員還應當盡可能以減少對耕地面積的侵占為前提來優化設計方案，爭取讓相應的橋涵設計更為經濟安全，更能滿足當地居民的生產建設需求。但需要注意的是，在這一過程中施工技術人員很可能無法把控公路橋梁的路基填土高度，最終導致橋涵構造物的凈空受損。為了使這一問題得到解決，在具體的施工階段，施工人員應當適當地進行原地面下挖工作，盡最大可能地保障橋涵凈空。如果不使用原地面下挖方式，而繼續沿用原地面控制理念，那么很可能導致橋梁在施工完成后出現系梁外露、有效樁長不足等現象。而在具體的施工建設過程中，設計人員不可避免地要完成排水設計和改路設計，在相應設計推進的過程中，施工人員應當合理控制被交路的最低點，使其最低點盡可能地放置在橋涵寬度范圍之外，否則橋下很可能出現積水[5]。

2.2 山區的橋涵優化設計

不同山區的橋涵設計因素需要關注的點有所不同，但不論如何山區的橋涵設計都具有一定的共性。大部分山區都很容易出現泥石流、山體滑坡等地質災害，因此在具體的橋涵設計過程中，施工人員應當盡量回避地質災害高發頻段。如果無法回避這些地段，那么在橋梁布設的過程中，設計人員應當盡量使用能夠一孔跨越泥石流溝或滑動體的橋梁結構，只有如此才能夠降低地質災害觸發嚴重交通安全事故的概率。除此之外，在具體的施工建設過程中，設計人員還應當采取必要的防護措施和手段，盡可能不要把橋墩布設在滑動體上，這也是一種降低交通安全事故出現概率的重要方式。但如果橋墩的設計無法避開滑動體，那么設計人員就需要花費更多的時間和精力，通過對滑動體處理方式的應用降低橋墩發生剪切破壞現象的概率。實際上，大部分山區都存在著地面高差較大的特征，因此在具體的橋梁設計過程中，大部分設計人員都會選擇采用高端方式完善橋梁設計。但高端設計展開的過程中，設計人員更應注意驗算橋梁所處目標區域的地震烈度，只有如此才能夠盡可能地推演出橋墩所需要具備的抗震性能。若橋墩抗震性能無法應對其目標所處地區的地震烈度，橋梁在使用過程中就會出現各類危險狀況，最終影響到出行人員的人身安全[6]。

2.3 改擴建橋涵優化設計

在現階段的橋梁改擴建過程中，大部分設計人員都會通過橋涵拼寬的方式完成相應的改擴建工作。現階段所使用的橋梁拼寬方式主要有兩種：一種是上部結構連接、下部結構不連接的方式；另一種是上下部結構均勻連接的方式。相比較后一種方式而言，前一種方式使用的概率更大，因為在拼寬過程中新建的拼接部分很可能與原結構存在不均勻沉降的現象。但不論如何，在具體的拼接階段，設計人員都應當確定相應拼接的剛度和強度，唯有如此才能使橋梁達到理想狀態。

在具體的橋梁使用過程中，由于原有橋梁公路的施工年代較為久遠，因此很難達到擴建后的高標準和要求，這就意味著在改擴建過程中，施工人員需要全面革新原有的橋梁設計，如果原有的構造物無法適應改擴建后的總體指標要求，那么就不能在原有橋梁設計基礎上完成改擴建工作。

2.4 綠色公路橋涵優化設計

由于綠色節能可持續發展理念已經滲透到社會各行業中，因此在公路橋梁的施工建設過程中工作團隊和技術人員應遵循相應的綠色節能可持續發展理念，完成橋涵優化設計工作。實際上早在2016 年，交通運輸部就頒布了與綠色公路橋涵設計相關聯的政策性指導意見。交通運輸部指出，未來的公路橋梁建設應當盡量體現綠色環保的特征和性能，只有如此才能夠在盡可能降低對周遭環境破壞的基礎上，達到良好的公共運輸效果。在具體的橋涵優化設計過程中，設計人員應當盡可能地考慮相應設計施工完成所需要使用到的施工材料，以及施工完成后橋梁能夠使用的壽命周期。如果其所需要使用到的施工材料容易對周遭的環境產生影響和破壞，或其施工完成后所能夠使用的壽命周期并不理想，那么相應的橋涵施工方案就應當得到進一步的完善與優化。唯有不斷研發和使用新材料，才能使橋涵優化設計在具體的施工建設過程中達到理想狀態，施工人員才能盡可能地降低橋涵優化設計對周遭環境造成的負面影響。在考慮最終使用壽命周期的過程中，優化設計人員需要節約施工成本，降低后期修整翻新的概率。

2.5 橋涵優化設計的后續服務

除了要根據當前施工目的地的實際情況完成橋涵的優化設計外，設計人員還需要重視橋涵優化設計的后續服務工作。在施工前后，技術人員需要完成相應的技術交底，明確橋涵設計的詳細步驟和內容，并對后續服務工作中可能遭遇的問題和困境展開深入的分析和研究，制定出具有可行性的應對策略，推動后續服務工作的順利進行。這就意味著參與橋涵優化設計后續服務的設計人員，本身也需要具備一定的專業技能和職業道德修養。因此，相應設計人員需要在公路橋梁施工行業建設和發展的時代進程中不斷自我學習、自我充實，爭取使自身的設計理念和后續服務能力達到更為理想的狀態。

3 結語

總而言之，常規橋涵設計質量會直接影響到公路橋梁建設的最終效果，而不同建設條件下的橋涵設計工作側重點有所不同，因此技術人員需要把握不同條件下的橋涵設計特點，借此提升橋涵設計的最終效果和質量，爭取讓公路橋梁建設在滿足人民群眾日常出行需求方面發揮更大的作用。