山区高速公路桥梁设计

安玉喜

摘要：在山区高速公路桥梁设计中，必须协调解决好桥梁各个细节构造和地形的关系，重视上部结构和下部结构的设计及基础设计环节。基于此，文章就山区高速公路桥梁设计进行分析，以期能够提供一个有效的借鉴。

关键词：山区高速公路；桥梁设计；方法

1.山区桥梁与路线的关系

桥梁为跨越河流、道路的结构物，是路线的重要组成部分。通常情况下，桥位应服从路线走向，桥梁线形与公路的衔接应符合路线布设的规定。对于特大桥、大桥，其设计方案关系到全线的造价，如设计洪水位、桥下道路的净空要求，对路线设计也会产生很大影响。因此桥梁设计应充分了解桥位处的地形地质、水文特征等，初步确定桥型方案，密切配合路线组，根据桥梁设计的要求，适当要求路线组修改路线方案，使整个设计方案合理、安全、经济。但山区高速上的S弯桥、小半径桥、半路半桥的设置不可避免。大跨径的桥梁应尽量避免建设在弯道上，因为桥梁跨径会在一定程度上分散驾驶员的注意力，同时大跨径的桥梁如果设计在小半径的位置会使梁体处于弯、剪、扭相互耦合的复杂受力状态，增加设计难度和复杂度。

2.桥梁结构形式分析

2.1桥梁上部结构形式

山区高速公路中桥梁所占的比重较大，但一般情况下，特殊的大跨径桥梁相比较是少数。因此，对于数量众多的常见跨径桥梁，其设计原则就是尽量采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。常用的大、中桥标准跨径有16，20，25，30，35，40，50m，常用的中、小桥标准跨径有6，8，10，13，16m。桥梁横断面形式主要有预制空心板、T梁、小箱梁等。一般情况，对于跨径小于30m的桥梁空心板、预制T梁、预制箱梁等结构形式均可以采用，对于跨径35，40，50m的桥梁，根据梁的受力特点，更宜采用T梁或小箱梁。

从造价上讲，20m跨径以下，用空心板截面的桥梁造价相对较经济，且空心板的建筑高度最低，对于较小跨径且桥梁净空不高时，空心板截面最适宜。从受力上讲，对于较大跨径如40，50m的桥梁，用T梁截面则更好。

2.2桥梁下部结构形式

对于山区公路桥梁，墩台基础形式主要有2类：钻（挖）孔桩基础（嵌岩桩或摩擦桩）和明挖扩大基础。在做设计时，应根据具体地基条件来选择基础形式。一般来说，对于地质条件较好的桥位处，指岩层或地基持力层埋藏位置较浅，一般不大于5m，且基岩稳定，山体平缓，基础边缘距坡面有一定安全距离的情况下，首先选择明挖扩大基础。对于荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深时，可考虑采用桩基础。

3.山区桥梁的总体设计

3.1总体设计基本原则

（1）桥梁设计应与路线设计密切配合，桥位一般服从路线的总体方向，对特大跨径桥梁应综合地形地质条件、桥梁规模、施工难度、工程造价等因素比选确定桥位。路线应尽量避免高墩、大跨桥梁，控制桥梁施工难度及工程规模。（2）应尽量远离煤矿采空区及其影响范围，避免桥位处在断裂破碎带、岩溶漏斗、溶洞以及滑坡前缘等不良地质地段，对于必须通过不良地质病害的桥位应进行处治。（3）当横坡过于陡峭、挡墙路基难以稳定而存在隐患时，采用半路半桥。

3.2结构设计

上部结构设计时应尽量采用结构形式简单、施工工艺简单、施工经验丰富且能与周围自然环境和谐统一的桥型，如山区桥梁主要以预应力先简支后连续的T梁和悬臂浇筑的刚构箱梁为主。

下部结构常常涉及到施工开挖、植被破坏等环境敏感点，故下部结构设计是实现桥梁环保设计的关键部分。在山区，桥台在条件允许的条件下，宜设计为U型台（表1为一般情况下的桥台形式选择）；对于扩大基础应根据地形变化做成台阶型；桥墩结构在条件允许下，宜右线考虑桩柱式墩；当纵横向地形陡且不适宜采用桩柱式墩的情况下，宜采用部分高桩承台的结构形式，减少承台施工开挖的高边坡；对于左右幅地形变化剧烈的情况，可根据地形左右幅错墩布置，以取得最好的施工条件及最少施工开挖。

3.3附属设施的设计

合理选择伸缩缝、沥青的材料，减少因跳车及其他桥面噪音造成的噪音污染，尤其在穿越居民区时，应根据现场情况设置声屏障，减少行车噪音对居民的影响。

设置合理的排水系统，桥面排水是山区高速水污染的主要污染源；排水设计应根据当地降雨量计算确定，除设置足够数量的竖向排水管，應根据桥梁上跨的道路、河流的情况设置横向排水管；对于跨越重要的水源点的路段，桥面铺装宜采用后期污染少的水泥混凝土桥面铺装，设置系统的桥面雨水排放系统，确保桥面水排放到水源范围以外，或经过处理不对水源产生污染后方可排入水源点。

4.工程实例

4.1工程概况

C匝道桥为13×20m钢筋混凝土连续箱梁，E匝道桥为17×20m钢筋混凝土现浇箱梁。D匝道桥为4×31m+3×30m+6×30m+6×30m预应力混凝土连续箱梁。桥梁下部结构采用花瓶式墩、柱式台、桩基础。

4.2桥梁设计方案

C、E匝道桥上部结构采用普通钢筋混凝土结构，C匝道桥主梁普通钢筋指标376.6kg/m3，墩身钢筋指标208.7kg/m3；E匝道主梁普通钢筋指标371.8kg/m3，墩身钢筋指标209.1kg/m3，指标均显偏高，建议核查上、下部结构计算成果，优化上、下部配筋设计。C、E匝道桥最大桥高约30m，桥宽8.5m，位于72～390m的小半径平曲线上，曲线梁受力复杂，受平曲线半径影响大，综合桥位地形、桥高、受力、功能等方面的因素看，C、D匝道桥采用20m跨径布孔基本合适。

（1）桥位区年平均气温15℃，极端最低气温-9.5℃，极端最高温度39.5℃，而设计计算中采用“结构体系温度20℃，体系温差升温20℃、降温20℃”，不尽合理，建议结构体系温度15℃，体系温差升降温25℃。（2）桥墩墩身混凝土采用C30，桩基础混凝土采用C25，小于《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）表4.2.1中耐久性设计要求混凝土的最低强度等级，建议提高墩身、桩基础混凝土强度等级，或在规定值的基础上适当增大墩柱、桩基础钢筋保护层厚度。对于桥梁其余部位的保护层厚度也应一并核查。（3）在桥梁耐久性设计一节中，应分别给出主梁、墩身、基础的环境作用等级，做为桥梁耐久性设计的重要参数。

结束语

桥梁设计是山区高速公路建设中的重要环节。因此，在“安全、经济、适用、美观”原则的前提下，力求桥梁布局合理、经久耐用，加强结构设计，从而提高山区高速公路桥梁的设计水平，保证其作用的发挥。

参考文献：

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