山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計關(guān)鍵問題探討

王彬鵬

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司陜西西安　710000）

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計關(guān)鍵問題探討

王彬鵬

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司陜西西安710000）

隨著我國運輸產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計和應(yīng)用成為現(xiàn)代運輸行業(yè)中關(guān)注的熱點問題。本文以山區(qū)高速公路的設(shè)計為例，闡述了高速公路橋梁的特點，分析了橋梁設(shè)計中應(yīng)該注意的重點問題，以期為提高山區(qū)公路建設(shè)水平提供理論依據(jù)。

山區(qū)高速公路；橋梁；設(shè)計

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，我國的交通運輸業(yè)也已進(jìn)入全新的發(fā)展階段，高速公路逐漸成為運輸?shù)闹饕緩?，各城市間的高速公路呈網(wǎng)狀拓展。由于我國地形復(fù)雜，山區(qū)占據(jù)著較大的比重，因此在山區(qū)建造高速公路的過程中必須重視橋梁的設(shè)計環(huán)節(jié)，山區(qū)高速公路中的橋梁與一般橋梁有很大的不同。本文針對山區(qū)高速公路橋梁的基本特點，對橋梁的設(shè)計進(jìn)行了分析，以優(yōu)化山區(qū)高速公路的橋梁設(shè)計。

1　山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的特點

1.1施工周期長

山區(qū)高速公路建設(shè)過程中橋梁施工工程占據(jù)的比重較大，橋梁建設(shè)又是高空作業(yè)，施工過程中要根據(jù)模板的受力情況分析，混凝土在高墩柱的澆筑高度為5m左右，高墩柱的施工次數(shù)一般在4次以上，因此導(dǎo)致橋梁的整體施工工期較長，加上機(jī)械設(shè)備和天氣等因素的影響，更加延長了橋梁的施工周期[1]。

1.2工程設(shè)備投入大

高速公路橋梁建設(shè)中一般采用平行作業(yè)的方式，施工過程中對每根墩柱配備的模板至少6m，在模板的投入方面較大，高墩柱的施工中必須配備大噸位的吊車，由于山區(qū)的高速公路高墩柱數(shù)量多，必須配備多輛起重設(shè)備同時作業(yè)，加大了機(jī)械設(shè)備的投入。

1.3工程中資金周轉(zhuǎn)壓力大

由于高墩柱的施工次數(shù)較多、周期較長，在施工過程中紅大量的未完工的高墩柱不能參與計量，施工單位顛覆的資金不能回籠，在高墩柱的施工后期，必須開始對橋梁上構(gòu)大梁的工作，需要大量的資金投入，在這樣的資金壓力下，一旦承包商的資金供應(yīng)失控，必定會導(dǎo)致工程施工陷入危機(jī)[2]。

1.4高墩施工難度大

對于高墩橋來講，墩柱的高度差較大、截面積小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高是其顯著的特點，施工過程中很難準(zhǔn)確控制軸線，平縱技術(shù)的指標(biāo)相對較低，有時取規(guī)定中的極值。

1.5施工危險系數(shù)高

橋梁施工作業(yè)周圍的環(huán)境較復(fù)雜，地面起伏較大，坡度經(jīng)常會大于45°，對物料的運輸造成了一定的困難，加上山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)中機(jī)械化程度較低，勞動強度必然加大，加大了施工的危險系數(shù)。

2　山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵問題

在山區(qū)公路橋梁工程設(shè)計環(huán)節(jié)中，最重要的是要考慮路橋界線的基礎(chǔ)設(shè)計和結(jié)構(gòu)體系的整體構(gòu)件，為了掌握橋梁與路基之間的關(guān)系，必須結(jié)合山區(qū)公路橋梁的實際特點對設(shè)計內(nèi)容加以完善和修正。

在對山區(qū)公路橋梁設(shè)計的過程中，先結(jié)合項目的實際狀況，以因地制宜的原則羅列出橋梁設(shè)計中的關(guān)鍵問題，便于在施工過程中及時參考和研究。例如，曲線預(yù)制梁、橋梁、橋板的布設(shè)、橋墩臺的角度、高墩柱設(shè)計等，為了完善山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計方案，保證實際施工中的安全性和穩(wěn)定性，提高山區(qū)公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量，必須處理好設(shè)計過程中的細(xì)節(jié)問題。

2.1布設(shè)曲線預(yù)制梁、橋梁、橋板

山區(qū)公路橋梁應(yīng)遵循因地制宜的設(shè)計原則，在梁和板上部的結(jié)構(gòu)預(yù)制完成后，要將其架設(shè)到橋梁下部的基體槽中。由于施工環(huán)境的特殊性，橋梁建設(shè)過程中直線結(jié)構(gòu)少，曲線結(jié)構(gòu)多，使得預(yù)制結(jié)構(gòu)的方法受到一定的阻礙，必須借助橋梁墩臺角度來解決這一問題，完善曲線預(yù)制梁、橋板的布設(shè)工作，提高施工的現(xiàn)實性、安全性、規(guī)范性。

2.2高墩設(shè)計

在橋梁的建筑過程中，由于山區(qū)地形的限制，往往采取高墩、大跨橋式的結(jié)構(gòu)支撐，因此必須考慮橋墩的穩(wěn)定性，山區(qū)高速公路有整體式路基和分體式路基之分，結(jié)合山區(qū)的氣候特點，橋梁在完工后的養(yǎng)護(hù)工作極為重要，在橋梁的設(shè)計初期必須將問題考慮進(jìn)去。

2.3細(xì)節(jié)問題

橋梁的各項基礎(chǔ)設(shè)計對橋梁的整體質(zhì)量有著最直接的影響，每個施工環(huán)節(jié)都關(guān)系到橋梁的穩(wěn)定性和安全性，在提高山區(qū)公路橋梁的建設(shè)水平之后還必須考慮鋼筋混凝土的耐久性和橋梁基礎(chǔ)架構(gòu)的承受能力，把握好各環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)問題，才能真正優(yōu)化項目設(shè)計。

3　山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計

3.1橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1設(shè)計原則

在設(shè)計工作中，橋梁上部常采用標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制裝配化的結(jié)構(gòu)，保證施工方便、造價經(jīng)濟(jì)，一般采用標(biāo)準(zhǔn)化的橋梁跨徑為6m、8m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、40m。對于跨徑小于20m的橋梁宜采用空心板；對于跨徑為20m的巧玲可以采用空心板和小箱梁；對于跨徑大于20m的橋梁宜采用小箱梁。對互通式立交中橋梁，為了降低造價，應(yīng)盡量采用平曲線滿足預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)要求。

3.1.2具體設(shè)計

（1）正確處理跨徑與墩高的關(guān)系

跨徑與墩高的關(guān)系應(yīng)遵循美學(xué)原則，保證比值在0.618～1之間，由于山區(qū)地形起伏較大，實際施工中應(yīng)結(jié)合實際施工中的地形條件選擇合適的橋梁跨徑，當(dāng)墩高變化相當(dāng)大的時候，可利用組合跨徑的方式進(jìn)行處理。對于有泄洪、行航等要求的橋梁，應(yīng)結(jié)合實力部門的相關(guān)要求選擇合適的橋梁跨徑。如果一座橋梁有多種跨徑可供選擇時，應(yīng)該結(jié)合實際工程中上下部結(jié)構(gòu)的具體情況進(jìn)行選擇。

（2）正確處理上部構(gòu)造和平面曲線半徑的關(guān)系

橋梁跨徑的選擇和平面布置直接受到橋位處平面曲線半徑的影響，對于小橋涵，墩臺平行布置，預(yù)制梁長相等。對于特大、大、中等橋涵，墩臺徑向布置時，由于受到曲率半徑的影響，內(nèi)外梁長不等，半徑越小時，內(nèi)外梁長差越大，為了解決這一問題，可以根據(jù)平面半徑的變化梁長來處理，或者在梁長不變的情況下，加大帽梁[3]。

（3）橋梁防滑坡設(shè)計

在橋梁的現(xiàn)場勘查工作中常常會遇到滑坡的現(xiàn)象，當(dāng)滑坡不能避讓時，應(yīng)及時檢查滑坡的性質(zhì)和穩(wěn)定狀態(tài)，肥西其對橋梁工程的影響，在橋梁的施工建設(shè)中盡量不影響滑坡的穩(wěn)定性，在橋梁施工之前必須先處理滑坡問題，避免在施工過程中或施工之后發(fā)生較大的安全事故。

3.2橋梁下部的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1橋墩

對于高度較矮的橋墩，在實際施工中常采用柱式墩，柱式墩又分為圓柱和方柱。在圓柱施工過程中，外觀質(zhì)量不易被破壞，方便與樁基銜接，實際中也常采用圓柱墩。方柱和圓柱截面積相等時，方柱抗彎剛度大于圓柱，受力比圓柱墩強，方柱可以通過對兩個不同方向尺寸的調(diào)節(jié)方便地調(diào)整墩柱的高度，以此調(diào)整墩柱受力。方墩柱必須通過樁帽才能與樁基銜接，必然導(dǎo)致工程量的增加，加上山區(qū)地面橫坡較陡的不利因素，使得樁帽的增加會導(dǎo)致開挖工程量的增加，導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定，設(shè)計過程中應(yīng)結(jié)合多方面因素進(jìn)行考慮[4]。

此外還根據(jù)橋墩數(shù)量的多少對柱式墩進(jìn)行分類，可以分為獨柱、雙柱和多柱。獨柱一般應(yīng)用于下列情況：①地面橫坡較陡，兩個墩柱高度相差較大，導(dǎo)致墩柱受力有較大的差異。②山區(qū)河流狹窄，橋梁與河流有較大的斜角角度。③為了避讓舊路和光纜等特殊設(shè)施時。多柱可以用于斜度較大，柱間距較大的情況[5]。

3.2.2正確處理橋墩與路幅的關(guān)系

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在路線的選擇過程中必須減少占地，注意環(huán)境保護(hù)，避免對自然景觀的破壞，除了中長隧道設(shè)置分離式路基外，一般都采用整體式路基，整體式路基雙幅橋的下部構(gòu)造單獨設(shè)計。對于山區(qū)河流狹窄、存在較大的橋梁和河流斜角時，分離式路基的穩(wěn)定性好于整體式路基。值得注意的是，整體式下溝蓋梁跨度大，必須考慮車輛雙向行駛時帶來的扭矩影響，需將蓋梁架構(gòu)尺寸和配筋適當(dāng)設(shè)計的大些。

4　基礎(chǔ)設(shè)計要點

樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)是山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)中常用的基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)一般應(yīng)用于地質(zhì)條件較好的地段。若在地質(zhì)條件較好的地段使用樁基礎(chǔ)，一般采用嵌巖樁；在地質(zhì)條件較差的地段使用樁基礎(chǔ)，一般采用摩擦樁。山區(qū)地質(zhì)的多方面負(fù)荷地質(zhì)變化的給規(guī)律，少數(shù)地段地質(zhì)變化復(fù)雜，在相同的橋位處，由于斷層的影響，相鄰的橋墩可能處在不同的地質(zhì)構(gòu)造帶上，對于橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計，必須結(jié)合地質(zhì)多樣性和復(fù)雜性的特點逐一進(jìn)行分析[6]。

5　結(jié)語

山區(qū)高速公路建設(shè)作為公路工程中的重要組成部分，其設(shè)計過程中必須本著“安全舒適、經(jīng)濟(jì)美觀”的設(shè)計原則，與實際的施工環(huán)境相結(jié)合，在設(shè)計過程中逐漸完善設(shè)計方案，保證行車安全，推動我國公路運輸業(yè)的快速發(fā)展。

[1]祝敏方.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計探討[J].公路，2013，10（5）：33～37.

[2]陳四德，李章喜.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計探討[J].中外公路，2012，26（1）：125～127.

[3]田頂立.淺談山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計[J].工程與建設(shè)，2013，22（1）：71～73.

[4]施俊杰.分析山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計方法與施工工藝[J].科技風(fēng)，2014，20（5）：143～144.

[5]葛勝錦，王學(xué)軍.山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計方法與實踐[J].公路，2010，16（9）：237.

[6]陳靖.山區(qū)高速公路橋梁施工技術(shù)及其特點[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014，10（2）：148～149.

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