山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)淺析

趙沁根

摘要：在經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展的背景下，高速公路發(fā)展迎來全新契機(jī)。我國地域遼闊，在擴(kuò)展高速公路網(wǎng)絡(luò)時(shí)常遇到丘陵、山地等特殊的地質(zhì)環(huán)境。為解決此類地質(zhì)的隔斷性問題，常通過建設(shè)橋梁的方式實(shí)現(xiàn)公路間的連接。為了進(jìn)一步促進(jìn)我國交通工程的發(fā)展，下文將對山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)展開詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速;公路橋梁;設(shè)計(jì)技術(shù)

1山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的必要性

公路是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，可推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展，隨著近年來我國對山區(qū)高速公路建設(shè)重視度的逐步提升，山區(qū)高速公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，相較于普通地區(qū)高速公路，由于山區(qū)地理環(huán)境較為復(fù)雜，這便為山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)加大的難度。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)立足于當(dāng)?shù)氐匦螌?shí)際，推進(jìn)設(shè)計(jì)工作。與此同時(shí)，因?yàn)樯絽^(qū)高速公路橋梁建設(shè)通常會(huì)涉及一些河流、隧道工程，因而設(shè)計(jì)過程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，保障設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行，提升工程建設(shè)質(zhì)量。通過開展好山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)工作，不僅可保障高速公路的安全有序運(yùn)行，還可滿足地方居民出行需求，進(jìn)一步促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展。綜上，加強(qiáng)山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)尤為必要。

2山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)原則分析

2.1遵循經(jīng)濟(jì)效益最大化原則

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)應(yīng)用以保證施工質(zhì)量為目標(biāo)，結(jié)合施工區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征與建設(shè)要求，合理選擇建設(shè)使用材料、施工工藝，并且通過制定科學(xué)的施工計(jì)劃與方案保證施工有序進(jìn)行，降低成本支出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。耐久性與安全性始終是山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)關(guān)注的核心問題與重要的設(shè)計(jì)理念，通過合理的設(shè)計(jì)與科學(xué)的施工實(shí)現(xiàn)公路橋梁安全性與耐久性的全面提升，減少后期公路橋梁養(yǎng)護(hù)與管理成本的支出。

2.2安全穩(wěn)定性原則

我國山區(qū)面積廣大，約占全國總面積的2/3，地形復(fù)雜多樣，由此很大程度上加大了高速公路的建設(shè)難度。為促進(jìn)山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保設(shè)計(jì)工作符合實(shí)際環(huán)境要求。結(jié)合我國當(dāng)前橋梁建設(shè)整體情況而言，相關(guān)部門應(yīng)進(jìn)一步提高對橋梁設(shè)計(jì)的重視水平。如今，一些普通地區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)通常選取標(biāo)準(zhǔn)化程度高、技術(shù)完備、對現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)要求偏低的裝配式結(jié)構(gòu)，以此為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化施工創(chuàng)造有效便利。而在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)中則應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，選取技術(shù)完備、協(xié)調(diào)性佳、受力明確以及結(jié)構(gòu)安全的橋型。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中可供選擇的結(jié)構(gòu)類型眾多。一方面要使得橋梁安全可靠，另一方面還應(yīng)依托耐久性計(jì)算，保證橋梁主體構(gòu)造的科學(xué)合理性。另外，山區(qū)有著復(fù)雜的自然環(huán)境，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，不僅要有效考慮橋梁的基本荷載，還應(yīng)體現(xiàn)橋梁的風(fēng)荷載、雪荷載等特征。受山區(qū)地質(zhì)條件影響，山區(qū)高速公路在建設(shè)中，多采用高墩結(jié)構(gòu)，實(shí)際跨度相對較大。因而，為實(shí)現(xiàn)山區(qū)高速公路橋梁的有效應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對其安全穩(wěn)定性開展全面分析，這也是山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要原則。

2.3造型優(yōu)美，與自然相協(xié)調(diào)

造型優(yōu)美的橋梁既讓人賞心悅目，又可以樹立山區(qū)良好的形象，因此在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，應(yīng)在保證橋梁質(zhì)量的前提下，使其造型更加優(yōu)美。同時(shí)，在生態(tài)環(huán)境日益惡劣的情況下，山區(qū)公路橋梁的建設(shè)更應(yīng)該考慮其對自然環(huán)境的影響，盡量避免或減輕對自然環(huán)境的破壞，使人與環(huán)境和諧相處。例如，在建設(shè)高速公路橋梁時(shí)，應(yīng)盡量避免污染河流，將對自然環(huán)境的破壞降到最低;在修建山區(qū)高速公路橋梁時(shí)，要盡可能保護(hù)建設(shè)區(qū)域內(nèi)的耕地和其他自然生態(tài)環(huán)境。

3山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

3.1橋梁上部結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)不僅應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)設(shè)計(jì)要求與標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)結(jié)合橋梁建設(shè)的實(shí)際需求、建設(shè)所在地的地質(zhì)情況等，合理選擇橋型以及經(jīng)濟(jì)實(shí)施的橋梁跨徑，如果橋梁跨徑設(shè)計(jì)超出合理范圍，不僅會(huì)造成成本的增加，還會(huì)為橋梁未來的穩(wěn)定運(yùn)行與維護(hù)留下安全隱患。針對橋梁上部結(jié)構(gòu)選型既要對經(jīng)濟(jì)跨徑有全面的認(rèn)識，也要對建設(shè)所在地的實(shí)際地質(zhì)情況有全面的數(shù)據(jù)支持，才能選擇最佳的橋型與跨徑。通過實(shí)踐驗(yàn)證與探索，當(dāng)前針對高速橋梁中空心板梁的設(shè)計(jì)理論中具有較大的偏差與不足，具體表現(xiàn)為空心板橋梁受到外力的作用時(shí)，只能傳遞剪力，無法滿足橋梁彎矩傳遞，所以在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)階段必須將橋面的鋪裝與鉸縫相連接，保證橋梁在實(shí)際使用過程中既可以傳遞剪力，也可以承擔(dān)橫向彎矩傳遞。橫向彎矩的傳遞會(huì)對橋梁整體的耐久性與安全性造成一定的影響，具體主要表現(xiàn)為橫向彎矩的存在會(huì)導(dǎo)致鉸縫在運(yùn)營過程中出現(xiàn)較多病害，其中較為嚴(yán)重的是過早出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響橋梁的工作性能，甚至?xí)霈F(xiàn)板梁整體的破壞與倒塌現(xiàn)象。橋梁上部結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)可以選擇T梁或箱梁，施工工藝采用預(yù)制施工方法，可以有效提升施工效率，為工程質(zhì)量提供有力的保障。山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中曲線梁的結(jié)構(gòu)可以通過選擇箱型梁橋避免橫向傾覆問題的發(fā)生。

3.2橋梁支座設(shè)計(jì)

在山區(qū)高速公路橋梁支座設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有效認(rèn)識其重要性，確保橋梁支座可實(shí)現(xiàn)可靠的豎向承載能力，可實(shí)現(xiàn)對橋梁上部結(jié)構(gòu)水平應(yīng)力的有效承載。為防止橋梁支座發(fā)生變形，對于多跨連續(xù)橋梁，設(shè)計(jì)人員可于中間橋墩部位設(shè)計(jì)固定支座，同時(shí)在橋臺設(shè)計(jì)縱向滑動(dòng)支座，確保橋梁變形可有效分布于橋梁跨內(nèi)。對于獨(dú)柱墩支座，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有效考慮橋梁傾覆情況，倘若為曲線橋梁中間墩，可對其予以橫向偏移處理，以此實(shí)現(xiàn)對橋梁運(yùn)行期間行車偏載應(yīng)力的有效抵御。另外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)開展好橋臺設(shè)計(jì)工作，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中常用的橋臺形式包括有重力U形橋臺、肋板式橋臺以及樁柱式橋臺三種，其中尤以重力U形橋臺應(yīng)用效果最佳。結(jié)合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)而言，重力U形橋臺應(yīng)控制在10米以內(nèi)，以此便可有效滿足公路橋梁橋臺填土壓力需求。橋臺是公路與橋梁的銜接部位，為保障橋梁穩(wěn)定性，需要做好橋臺設(shè)計(jì)工作。所以，在設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路橋梁橋臺時(shí)期，設(shè)計(jì)人員應(yīng)開展好下述幾方面工作：一是有效確立橋臺高度與橋梁上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在設(shè)計(jì)橋臺時(shí)要盡可能降低橋臺高度，使得高速公路上部結(jié)構(gòu)長度能夠盡可能延伸，為工程建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。二是為避免橋臺臺身出現(xiàn)裂縫的情況，可以使用換填片石混凝土施工技術(shù)來對基地進(jìn)行施工處理;如橋臺規(guī)模較大，則可以在外露在墻身部位設(shè)置相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，避免橋臺產(chǎn)生大面積裂縫。

3.3橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行山區(qū)高速公路橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮橋梁的抗震性。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算彎橋高墩時(shí)，應(yīng)考慮其偏心荷載、離心力和風(fēng)荷載等影響因素，并且要保證各橋墩的高度相差不大，才能進(jìn)一步確保山區(qū)高速公路橋梁的抗震性能。橋梁墩高小于35m的橋墩，一般采用圓柱式的橋墩;橋梁墩高大于35m的橋墩，一般采用空心類的橋墩。同時(shí)，在設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該盡量減少橋墩類型，以方便標(biāo)準(zhǔn)化施工。此外，斜坡也是施工需要重點(diǎn)考慮的地方，尤其是當(dāng)斜坡較陡時(shí)，應(yīng)增加樁基礎(chǔ)的嵌巖深度。

4結(jié)束語

總而言之，因?yàn)樯絽^(qū)高速公路橋梁建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，在橋梁工程中設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要，相關(guān)人員應(yīng)考慮方方面面內(nèi)容，開展好現(xiàn)場勘察分析工作，從上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支座設(shè)計(jì)、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面著手，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)科學(xué)合理的方案，保障橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，從而改善高速公路的實(shí)用性，保證交通運(yùn)輸行業(yè)的健康發(fā)展。

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