山区高速公路桥梁设计的原则与方法分析

兰月琴

摘 要：本文分析了山区高速公路桥梁设计的特殊因素和特点，结合山区高速公路桥梁设计的稳定性、经济性与协调性、跨坡桥涵设计等原则，对山区高速公路桥梁设计进行了分析。通过对桥梁结构体系、桥梁上部结构、桥梁下部结构及常用施工技术的研究，优化了山路大桥设计方案，提高了设计内容的可操作性，为设计方案顺利实施创造了良好的应用条件。

关键词：山区高速公路;桥梁设计;下部结构

在公路设计过程中，主要是为人们出行创造更便利的条件，也是区域经济发展的基础。为了加强高速公路的整体性，桥梁设计是必不可少的，尤其是山区，桥梁的合理设计是十分重要的。桥梁设计的科学性和合理性直接关系到桥梁的质量和使用寿命。因此，高速公路桥梁设计是不容忽视的重要内容。

1 山区公路桥梁设计的特殊因素与特点

1.1 山区公路桥梁设计的特殊因素

从山区公路桥梁设计的实际过程可以看出，相关设计人员需要全面考虑山区的特点，总结影响桥梁使用安全的因素。最常见的内容包括以下几个方面：一是做好地质勘察工作，保持地形测量的准确度处于合理状态，更加注重水文调查，在保证勘察工作质量的同时，加强数据的准确性。其次，要综合考虑桥梁结构的附加力，加强对桥梁结构的弯曲和剪切研究，确定这些因素对桥梁结构附加力的影响。更重要的是，设计者还应清楚曲线桥梁在水平和弯曲侧向力作用下的应力变化。由于受力水平的不同，其自身的影响也会有很大的差异，这也使得整个空间设计工作显得尤为重要。再次，设计人员需要综合考虑高墩长桥的稳定性，提出了实际长桥位置变化和桥向位置变化等问题。此外，设计人员应做好深坡下部结构的分析工作，综合考虑桥梁下部结构的基础形式，加强陡坡结构的稳定性。第四，设计人员需要呈现桥梁纵坡和横坡的平面结构形态，了解过往车辆对桥梁的影响。第五，由于山区地形高，在实际桥梁设计过程中，设计者需要综合考虑桥梁场地的特点和桥梁结构形式，做好抗震设计，设计有效的抗震措施。六是注重桥面排水结构设计，避免结构设计问题，延长桥梁使用寿命。

1.2 山区高速公路的特点

在大多数山区公路建设过程中，地形复杂，涉及到许多不良地质区。为了实现道路的有效通行，避免山体等障碍物的影响，山区高速公路设计中存在着平面半径小、纵坡大等问题。此外，在实际的山区公路建设中，往往涉及高填方和深基坑开挖，不仅加大了对周边公路的环境影响，而且严重时还会引发地质灾害。从山区公路建设中也可以看出，由于高墩、长纵坡的影响，桥梁跨径进一步提高。由于山区地形复杂的影响，现浇施工的合理施工很难保证，只有装配式施工技术内容是保证桥梁施工合理性的主线。

2 山区高速公路桥梁设计的原则

2.1 注重稳定性原则

我国山区面积大，约663万平方公里，地形十分复杂，这也增加了公路建设的难度。为避免影响公路桥梁设计，设计人员应保证设计工作符合实际环境要求。从目前我国桥梁建设的大局来看，有关部门应更加重视桥梁设计。山区公路桥梁设计涉及多种结构型式。既要维护桥梁本身的安全稳定，又要通过耐久性计算保证主桥结构的科学性和合理性。此外，山区自然和气象条件多变。在具体设计工作的实施中，除考虑基本荷载外，还应反映实际风荷载和雪荷载。由于地质条件的限制，山路施工过程中主要采用高墩结构，实际跨度较大。因此，为了保证山区公路桥梁的合理应用，设计人员应进行稳定性分析，这也是山区公路桥梁设计的首要原则。

2.2 经济性和协调性原则

从以往山桥设计过程中可以看出，相关设计人員需要更加重视技术经济指标，这是保持设计方案满足设计要求的重要步骤之一，同时降低了施工成本，增强了主体的经济效益项目。此外，山区公路桥梁的实际设计也应体现因地制宜的原则，综合桥梁功能与现场施工环境相结合，确定最佳桥梁结构形式。在实际桥梁结构设计中，相关设计师需要做好对当地地理文化条件的调查。只有这样才能真正体现桥梁设计的实际价值，真正适应当地的实际情况。在论证协调原则的基础上，实际桥梁设计应与周边自然环境相一致，尽量减少对周边生态环境的影响，避免大规模破坏山体，加强生态环境的稳定性。

2.3 横坡及桥涵设计原则

在山区公路桥梁设计中，经常遇到横向坡度问题。此时，工人需避开高路堤，采用半桥加固横坡稳定性。在桥墩位置左右侧坡较大时，通常采用以下两种解决方案：（1）适当降低高边墩的桩顶标高，避免低侧桩基础过多暴露;但同时要注意高侧桩基础位置的挖掘，避免边坡失稳;（2）采用高墩和低墩，两侧桩顶高程分别位于地线以下某一深度;在高桩侧的桩基上，系杆与下侧的桥墩相连。这两种方法各有优缺点，设计者应根据实际情况灵活选择。

在大跨径地方公路桥梁设计中，桥下开孔应符合当前交通状况，为后续发展创造更有利的条件。桥梁跨越V形河谷时，桥墩应尽量不设在河谷中心，以更好地适应地形特点。在控制桥台高度的同时，应选择有效的跨孔布置设计形式。

3 山区高速公路桥梁设计的具体方法

3.1 山区高速公路桥梁结构体系

在实际的公路桥梁设计工作中，相关设计人员需要考虑耐久性和舒适性等因素，以确保满足各种设计参数的要求。更为重要的是，在实际设计工作中，设计人员可以借助预应力连续结构来体现弯矩的耦合效应，从而保证桥梁在长期汽车荷载作用下不发生滑移。尤其是在单向运行的公路长桥上，这种现象更为明显。如果有较大的纵坡或曲线并存，容易出现桥梁上下相对错位的问题。此时，桥梁的上下部分可以通过支座连接，这也导致支座不能处于平衡状态。但如果在设计过程中能采用墩梁固结法，则可降低上述问题的发生概率。山区桥梁上部结构体系一般包括简支、简支转连续、桥梁连续等，为保证整个桥梁结构体系的完整性，有关人员可明确具体注意事项，使整个山区高速公路桥梁结构体系显得更加完善。

3.2 山区高速公路桥梁上部构造形式

高速公路桥梁传统的上部结构形式主要有预制空心板、预应力小箱梁、预应力T梁、现浇箱梁等，在山区桥梁中应用广泛，在设计和施工上都比较成熟，但各有其局限性。从桥梁上部结构的选择过程可以看出，设计人员需要充分考虑其经济性和桥梁的实际情况。特别是在预应力混凝土连续曲线桥梁的施工过程中，由于预应力、桥梁自重、温度变化等因素的影响，导致桥梁产生弯扭变形。另外，在曲线桥的设计中，为了更好地显示弯扭力，可以采用整体封闭箱来更好地显示抗扭性能。另外，在大跨度桥梁上部结构设计中，悬臂现浇箱梁应是主体。相反，中跨桥梁的实际设计运营不仅可以有效地控制施工成本，而且可以合理地采用预制多梁T梁，降低施工成本。然而，如果将其应用于曲线桥梁，梁的平衡性能和抗扭性能会越来越差。为了弥补施工中应力不足的问题，还可以用直梁代替曲T梁，进一步减小曲梁的弯矩。山区高速公路桥隧比例高，造价高，施工条件极为不便。为了降低施工成本，加快施工进度，大多数桥梁都尽量选择标准跨径、工厂预制和现场拼装的常规桥梁。

4 结语

总之，山区公路施工作业过程中地质条件复杂，影响山区公路施工质量的因素很多。因此，设计人员需要根据实际地质条件，确保桥梁结构设计的合理性。同时，要做好施工技术的有效探讨，使主施工作业越来越完善，对后续公路桥梁设计具有积极意义。

参考文献：

[1]刘晓刚.山区高速公路桥梁的抗震设计和加固设计[J].交通世界，2020（Z2）：102-103.

[2]李平，陈卓.探究山区高速公路桥梁设计的特点和方法[J].低碳世界，2019，9（6）：243-244.

[3]张来福.山区高速公路桥梁设计的特点和方法[J].交通世界，2019（9）：106-107.