山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)探討

辜勇軍　賀朝美

摘 要：由于山區(qū)地理環(huán)境和地質(zhì)特點(diǎn)比較復(fù)雜，山區(qū)高速公路為適應(yīng)這樣的環(huán)境就必須修建部分的橋梁和隧道等建筑。文章根據(jù)山區(qū)公路橋梁的特點(diǎn)探討解決現(xiàn)在山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)的問題。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；公路橋梁；設(shè)計(jì)

1 山區(qū)公路橋梁的特性

1.1 山區(qū)公路的特點(diǎn)

山區(qū)地形復(fù)雜，山區(qū)修建公路需要克服很多地形特征引起的不便。山區(qū)地面高低起伏，變化頻率大，并且伴有滑坡、巖溶、崩塌以及懸崖等地質(zhì)破壞因素。山區(qū)水文條件相對復(fù)雜，水系分支復(fù)雜多變，時(shí)常有洪水發(fā)生，并伴有泥沙淤積甚至泥石流等情況。山區(qū)公路一般沿著河道流水的方向修建，將會(huì)受到水文和地質(zhì)等多方面因素的制約，公路路線布設(shè)在平面、橫向、縱向三方面都受到約束，致使山區(qū)公路橋梁比例較高，平面曲線多，平面半徑較小，縱坡大，橫坡陡等特征。

1.2 山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

由于山區(qū)地勢的緣故，山區(qū)公路本身就具備地理環(huán)境復(fù)雜、水文條件多變等很多問題，山區(qū)采用公路橋梁建筑，也會(huì)面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。山區(qū)公路坡度較陡，而且拐彎很多，公路橋梁的要求也相應(yīng)增高，橋梁多以彎坡橋和高墩長橋以適應(yīng)山區(qū)條件。彎坡橋受公路路線指標(biāo)的限制，山區(qū)公路跨越地勢復(fù)雜的山地，躲避障礙物，保護(hù)易出現(xiàn)災(zāi)害路線，公路設(shè)計(jì)方面必須采取很多技術(shù)措施，例如將縱向坡度調(diào)的很大，致使其又長又大，橫向坡度也調(diào)大，對山谷進(jìn)行斜跨越過。而山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)就依據(jù)公路特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，彎坡橋的特點(diǎn)正是符合山區(qū)公路的要求特點(diǎn)，在山區(qū)公路橋梁中占據(jù)比例最多。高墩長橋在山區(qū)公路橋梁中也很常見，這種橋梁適應(yīng)山區(qū)地勢起伏，也對地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和水文特征有著強(qiáng)烈適應(yīng)環(huán)境，面對很多的較為平緩的U型谷和較為陡峭的V型溝谷，使得高墩橋梁造型多樣，且橋墩偏高，沿著河谷延伸很長。這么長的高墩橋梁需要適應(yīng)地形變化，就必須做成墩臺(tái)形式的橋梁，這種形式也是較為多見的。

2 山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)的原則

山區(qū)公路橋梁是橋梁設(shè)計(jì)方面最全面的，只有通過計(jì)算分析成果和完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施才能確保橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量可靠。山區(qū)公路橋梁在計(jì)算中用到的恒載、活載、施工荷載等，基本采用平原公路橋梁的數(shù)據(jù)，它們幾乎相同。但是山區(qū)的特殊地質(zhì)條件和自然條件，是的與平原公路橋梁不同的是還受到風(fēng)荷載、凍脹力、水力等荷載對橋梁的作用。對于一些受破壞的地形則還應(yīng)采用高墩大跨結(jié)構(gòu)，在這種路段要嚴(yán)格注意其下部結(jié)構(gòu)的剛度分配是否均勻，其穩(wěn)定性是否可靠等必要條件。

山區(qū)公路橋梁的施工由于受地形起伏、溝壑錯(cuò)綜等因素而很難實(shí)施，大型機(jī)具也無法順利運(yùn)用施工現(xiàn)場，施工十分困難。提供大型的施工現(xiàn)場是很難做到的，山路彎曲運(yùn)輸問題就很難解決，大跨徑的預(yù)制構(gòu)件不能用作山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)之中。使用中、小跨徑預(yù)制結(jié)構(gòu)更有利于施工，并且節(jié)省機(jī)具的造價(jià)，把它運(yùn)用到山區(qū)公路橋梁施工現(xiàn)場會(huì)是很好的抉擇。

山區(qū)公路橋梁由于受很多因素影響，有些是無法使用標(biāo)準(zhǔn)跨徑結(jié)構(gòu)的橋梁，還有無法采用互通式立交中的匝道橋梁，只能運(yùn)用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)橋梁。山區(qū)公路橋梁并非一成不變的，有時(shí)使用一些小型結(jié)構(gòu)，就很好地對公路設(shè)計(jì)起著重要作用。

與平原公路相比較，由于山區(qū)的障礙物很多，致使山區(qū)公路橋梁施工難度增高，造價(jià)昂貴。對于山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮，所選擇的橋型的經(jīng)濟(jì)是否實(shí)惠，不但要在技術(shù)上達(dá)到要求，而且要在經(jīng)濟(jì)上也顯示合理性。所以對于山區(qū)公路橋梁的建造要充分考慮所處的地理環(huán)境和施工條件，列出多種方案進(jìn)行比較，找出經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)最合理的方案，可以最大限度節(jié)省公路橋梁施工費(fèi)用。

山區(qū)公路橋梁建設(shè)最受地形條件的限制，在山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)和施工過程中要加大環(huán)保力度，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。對路段階段要做好防護(hù)措施，對山體不應(yīng)大填大挖，更不應(yīng)破壞周圍環(huán)境，造成植被死亡，河流污染等境地。

山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)原則如下：橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠，質(zhì)量有保證，經(jīng)濟(jì)合理有效，施工有安全措施保證，造型美觀，環(huán)境不受破壞。

3 山區(qū)公路橋梁與其他建設(shè)工程的關(guān)系

3.1 山區(qū)公路橋梁與隧道的關(guān)系

山區(qū)地形多變，地質(zhì)復(fù)雜，水文特征多變，地面溝壑很多，并且坡度很陡，時(shí)而也會(huì)有泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。山區(qū)公路受以上條件影響橫坡較陡，易受山谷水流沖刷，在U型山谷必須轉(zhuǎn)彎。山區(qū)公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流，在U型山谷轉(zhuǎn)彎所做的必要措施，也是最好的解決辦法，被稱為“兩橋一遂”方案，設(shè)計(jì)這種方案需要橋梁和隧道緊密結(jié)合。在地形平緩，變化不大的地質(zhì)條件下可以調(diào)整橋臺(tái)側(cè)墻的高度和長度完成連接，對于地形復(fù)雜，隧道明洞無法延伸的情況下，需要增添樁柱式臺(tái)以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對接。

3.2 山區(qū)公路橋梁建設(shè)與路基的關(guān)系

山區(qū)公路要適應(yīng)地形多變環(huán)境，需使用錯(cuò)臺(tái)路基（兩端路基不等高）。但是錯(cuò)臺(tái)路基在需設(shè)置轉(zhuǎn)向車道時(shí)，很難運(yùn)用到施工中。由于兩端路基不等高需設(shè)計(jì)半幅橋來進(jìn)行銜接。當(dāng)路基一側(cè)要求填土的高度15m左右時(shí)，必須綜合考慮地質(zhì)、水文等條件，把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進(jìn)行比對，來決定最合理的方案。

4 山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

公路橋梁是交通運(yùn)輸領(lǐng)域中不可或缺的重要部分，隨著人們生活水平的提高，公路橋梁的設(shè)計(jì)和管理也應(yīng)該提高，有一個(gè)好的施工質(zhì)量對公路橋梁的使用和維護(hù)起著非常大的作用。山區(qū)公路特點(diǎn)地形起伏，地質(zhì)復(fù)雜。山區(qū)路線布置的平面、縱向、橫向三個(gè)方面都被限制，對于山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)，考慮到山區(qū)的特點(diǎn)，從上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說明。

4.1 山區(qū)公路橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

山區(qū)公路橋梁多采用施工容易，造價(jià)低廉的標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)，而大跨徑橋梁方案比較少。山區(qū)公路橋梁常采用標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化橋梁，標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當(dāng)跨徑小于30m時(shí)，有三種構(gòu)造分別是空心板、小箱梁、T梁。當(dāng)跨徑為40m、50m時(shí)，由于梁的受力特點(diǎn)適于采用T梁。

山區(qū)公路橋梁沒有嚴(yán)格的空間限制，且平面較小的山區(qū)公路，會(huì)把較高緩和的路段出現(xiàn)在橋上，使用空心板和小箱梁時(shí)，架梁的四個(gè)支點(diǎn)調(diào)平困難，會(huì)引起支座脫空，質(zhì)量無法保證。對于山區(qū)公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面需采用T梁。當(dāng)跨徑在50m時(shí)，山區(qū)公路交通運(yùn)輸條件差，場地不能擴(kuò)大，很難使大型機(jī)具進(jìn)入，50mT梁單片重達(dá)150噸，而且架設(shè)設(shè)備要求很高，難以控制它的運(yùn)輸和安裝過程，50mT梁一般不被使用。山區(qū)公路橋梁常用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20m、25m、30m、40m。

4.2 山區(qū)公路橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高度小于40m的橋墩大多使用壁墩，多采用柱式墩或Y型薄壁墩，以柱式墩為常見。柱式墩分為圓柱和方柱，方柱抗彎剛度較大，受力環(huán)境優(yōu)于圓柱。在施工方面，圓柱較方柱施工簡單，方柱需增設(shè)樁帽才能與樁基銜接，無形的增加了工程量，且在山區(qū)增加的這些工程量不易控制工程的穩(wěn)定性。

Y型墩適用于山區(qū)地面橫坡差異較大的情況下。當(dāng)?shù)孛鏅M坡差異較大時(shí)，采用雙柱墩會(huì)使兩柱高低不平，在同樣的橋墩下，卻是受力不一樣的兩個(gè)墩柱，這會(huì)使得雙墩柱質(zhì)量無法保證。而且雙墩柱本身要搭建兩套模板，工程量大使用材料也多，Y型墩就很簡便，可以說是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。因此，一般的橋墩，應(yīng)該充分考慮地形特點(diǎn)、上部結(jié)構(gòu)形式以及墩高等來決定使用哪種墩柱形式。

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作者簡介：辜勇軍，男，工程師，主要從事道路與橋梁設(shè)計(jì)。