山區(qū)路橋設(shè)計中的要點

吳東升

摘 要： 本文主要論述的是山區(qū)路橋有關(guān)設(shè)計方面的要求以及設(shè)計方案的選擇和設(shè)計的結(jié)構(gòu)等方面，并以此去探討山區(qū)路橋有關(guān)設(shè)計的問題與要點。

關(guān)鍵詞： 山區(qū)路橋；結(jié)構(gòu)；工程；設(shè)計

現(xiàn)實條件下路橋工程在施工時存在諸多安全隱患，其施工難度巨大，且成本高昂。因此要抓住其關(guān)鍵的控制要點進(jìn)行合理的路橋方案設(shè)計，是路橋工程實施中的重要環(huán)節(jié)。這其中又以橋梁最為重要，因此設(shè)置適合的橋梁設(shè)計方案，就會對整個路線的工程造價及其功能的使用產(chǎn)生很大影響[1]。

1山區(qū)路橋設(shè)計的相關(guān)原則

1.1 確定符合的地段

考慮到地形因素的影響，在設(shè)計高等級山區(qū)道路時，一般情況下會設(shè)計高架橋以避免大填大挖減少環(huán)境破壞；而低等級道路則依山勢走向，采用半填半挖路基，在山谷或跨河時考慮橋梁鏈接。山區(qū)路橋設(shè)計的考慮因素不僅包括地形、地質(zhì)、水文等，還要考慮到土石方量的取舍、臨時保通、排水、前后構(gòu)造物的設(shè)置以及周邊道路材料運輸進(jìn)場等情況，結(jié)合工程的實施條件、工程造價、工期要求等，最后還應(yīng)考慮對周圍自然環(huán)境的影響，是否有效的節(jié)省了周邊居民的出行時間及公路建設(shè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益等。

1.2路基與橋梁選擇的考慮

由于山區(qū)在地形上有縱橫起伏、高差大、地勢相對陡峭等特點，在路橋設(shè)計實施時，采用路基處理還是橋梁處理，不能一概而論，需結(jié)合道路等級、道路跨越具體區(qū)段合理選擇。一般低等級道路橋后填方高度應(yīng)控制在3米以內(nèi)；在地勢相對平緩、路線縱坡較小時，橋梁方案應(yīng)適當(dāng)增長，減少路基填方；而在遇到橋臺高度很難調(diào)低的情況時，為了降低橋梁規(guī)模可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整橋臺后的填土高度。路基與橋梁銜接時，避免大面積山體開挖造成邊坡失穩(wěn)、橋臺的基礎(chǔ)不穩(wěn)定誘發(fā)的一些地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境的破壞等，針對大U型臺的使用，在橋梁連接時要盡量避免，無可比選方案時，一定要做好邊坡穩(wěn)定驗算及相關(guān)環(huán)保方案。

2 橋梁的形式

2.1跨山谷型橋梁

此種形式的高架橋上部結(jié)構(gòu)形式一般采用型梁和空心板。連續(xù)梁或者剛構(gòu)體系是特大型橋、大型橋常采用的方案，其優(yōu)點是行車舒適；空心板簡支體系一般作為中小型橋首選方案，其優(yōu)點是造價相對較低利于控制工程投資。另外，為了節(jié)約成本、提高預(yù)制模板使用周轉(zhuǎn)率，在無其他特殊要求情況下盡量避免采用多種橋梁跨徑。

2.2 跨河型橋梁

在進(jìn)行跨河型橋梁設(shè)計時，需要考慮到具體的水文狀況：（1）沒有通航要求的跨河橋梁，僅須考慮洪水位及周邊道路的銜接，此類橋梁有著造型簡單、施工方便、造價低等特點。橋梁布置時需要注意上下部結(jié)構(gòu)要協(xié)調(diào)一致；橋墩、橋臺與水流方向保持正交并遠(yuǎn)離人工構(gòu)造物；為了減少對過水面積的壓縮增加排水能力，可減少橋跨數(shù)，增加跨徑。（2）有通航要求的跨河橋梁需要確定最高洪水水位、常水位以及通航等級，再進(jìn)行下一步設(shè)計，以滿足橋下泄洪及凈空高度的要求。大跨徑剛構(gòu)箱梁、連續(xù)箱梁等的結(jié)構(gòu)常用于通航等級相對較高的河流；跨徑較大些的T型梁結(jié)構(gòu)常用于通航等級相對較低的河流。（3）最后是內(nèi)澇地區(qū)通常采用的結(jié)構(gòu)、形式相對簡單的T型梁或者采用空心板結(jié)構(gòu)。

2.3 跨路型橋

跨線橋具體有：（1）等級路、等外路跨越高速路。（2）高速路跨越等級路、跨越等外路等等。而沿線的整體美觀性又會受到分離式橋梁的影響，所以應(yīng)該盡量選擇那些造型相對美觀好看的的橋型。這類橋通常為：連續(xù)板、連續(xù)箱梁、斜腿剛構(gòu)等結(jié)構(gòu)。近代又有一些新的橋型出現(xiàn)，包括：脊骨梁、吊板橋、懸吊管橋等等。分離式橋梁的結(jié)構(gòu)特點是下部比較輕巧，因此可用獨柱式橋墩甚至是不設(shè)置橋墩；而這些就是需要根據(jù)具體橋型以及當(dāng)?shù)睾畏N地質(zhì)去確定橋臺采取的形式。

3 路橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮的要素

在山區(qū)路橋的設(shè)計時，結(jié)構(gòu)上需要注意的重點是曲線、高墩、大縱坡以及長橋的建設(shè)會導(dǎo)致的問題甚至還需要考慮一些特殊性的要求。

3.1穩(wěn)定的橋梁墩位結(jié)構(gòu)

柔性墩結(jié)構(gòu)是高墩橋建設(shè)通常采用的。而柔性結(jié)構(gòu)就要求在設(shè)計時需要注重橋梁的穩(wěn)定性與橋梁的變位問題。如果出現(xiàn)曲線、高墩、大縱坡與長橋時，需要特別控制的是這些與直橋相同的，產(chǎn)生與大縱坡下的向下的移動變位，縱橋向的變位和豎向的壓縮變位，和曲線橋由于扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的墩頂橫向的變位，還有產(chǎn)生的施工偏位等等。

3.2外力的影響

汽車行駛和制動性會受較長和較大的縱坡的影響，由于多梁式其上部結(jié)構(gòu)對于外來力的平衡能力相對較差，又因曲線橋的離心力，導(dǎo)致內(nèi)梁的沖擊系數(shù)較小于外梁的沖擊系數(shù)，因此構(gòu)成了下部構(gòu)造的不平衡反力，由此導(dǎo)致橋梁動態(tài)能量的提高。因此在較長或較大縱坡橋梁的設(shè)計上，沖擊力和制動力需要加大計算，且結(jié)構(gòu)基本的頻率也是沖擊力的計算需要考慮的所在，因此它的確定條件是結(jié)構(gòu)基頻的分析方法。

3.3 高墩其桿件的選擇

可置型支座和墩梁固結(jié)是最近些年來通常選擇使用的墩頂樣式，因為墩頂實際上都是處于彈性的一種約束狀態(tài)。通過分析整體的結(jié)構(gòu)可以得出結(jié)論，桿件其計算長度所受的影響因素是桿件的邊界和桿件的剛度。體系的綜合變形導(dǎo)致桿件的變形，因此，這就需要全面的去考慮組合的剛度，而不是只單純的考慮單一約束因素。

4 路橋設(shè)計需要注意的問題

4.1路橋結(jié)構(gòu)的耐久性

橋梁在正常使用時，不可避免的會受到來自環(huán)境的侵蝕，以及一些人為因素和自然的不可抗力等外來因素的影響由此造成的損傷；當(dāng)然橋梁自身的材料性能也會隨著時間慢慢退化，勢必造成橋梁的結(jié)構(gòu)損傷。其結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素，既包括施工工藝以及材料自身的原因，橋梁構(gòu)造也或多或少存在缺陷。但結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計并不相同，而且二者還有較大區(qū)別[2]。

4.2路橋結(jié)構(gòu)的損耗和荷載

橋梁的荷載主要由恒載、活載和其他荷載。恒載包括橋梁自重、預(yù)加應(yīng)力、混凝土的收縮和徐變的影響、土因自重所產(chǎn)生的豎向和水平壓力、靜水壓力及浮力等。它在橋梁設(shè)計施工建成后就一直伴隨橋梁存在。而對橋梁產(chǎn)生損傷的力主要由車輛、風(fēng)力、流水壓力等活載造成的，這些動荷載使橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，它在引起橋梁結(jié)構(gòu)振動的同時，必然對結(jié)構(gòu)造成傷害。在橋梁施工的時候，材料的選用也是不均勻且不連續(xù)的，因此自然會產(chǎn)生細(xì)微的缺陷，并且由于車輛荷載和風(fēng)力等循環(huán)荷載作用，這些缺陷就會一點一點的發(fā)展并最終形成損傷，材料也會逐漸的產(chǎn)生裂紋。所以，這就需要定期對橋梁進(jìn)行檢查檢測，以確保橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和行車的安全性[3]。

4.3 過往車輛超載的問題

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)出設(shè)施建設(shè)的大量投入，交通流量日益增加；以及很多車輛為了降低成本而出現(xiàn)超載行駛，造成橋梁的超負(fù)荷使用。我國的公路運輸中，較為常見的現(xiàn)象是車流量的增加以及車輛超載，由此導(dǎo)致大多數(shù)橋梁超載損傷問題，這不但加大了橋梁的疲勞應(yīng)力限度，更加大了橋梁的損傷，并且導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)性能下降產(chǎn)生安全隱患。更為重要的是，此種類型的超載負(fù)荷帶給橋梁的內(nèi)部損傷以后并不能恢復(fù)，不但影響了橋梁的正常荷載工作狀態(tài)，更深層的影響到橋梁的安全性與耐久性。因此路橋在運營中應(yīng)加強(qiáng)對超載車輛的管理。

山區(qū)的路橋工程由于其施工地質(zhì)條件、水文情況復(fù)雜多樣，同時受地形限制，對橋梁設(shè)計提出更高的要求。因此，在進(jìn)行山區(qū)路橋設(shè)計時，首先要做到詳盡地收集資料，并根據(jù)山區(qū)的具體情況結(jié)合道等級、交通流量再進(jìn)行分析，選擇并設(shè)計符合實際的橋梁方案，保證橋梁的設(shè)計達(dá)到安全美觀、經(jīng)濟(jì)適用的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐘嵩， 嚴(yán)武文. 山區(qū)路橋設(shè)計中的要點闡述[J]. 工程技術(shù)研究，2017，12（4）：196-197.

[2] 馬馬. 山區(qū)公路橋梁設(shè)計原則及設(shè)計要點初探[J]. 建設(shè)科技，2016，30（3）：91-92.

[3] 韓清海. 山區(qū)低等級公路橋梁設(shè)計要點分析[J]. 市政技術(shù)，2016，24（1）：56-59.