探討山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題

蔡昌明

(威寧縣交通建設(shè)工程質(zhì)量和安全監(jiān)督站)

1 山區(qū)公路橋梁的跨徑設(shè)計(jì)

1.1 山區(qū)公路的特點(diǎn)

山區(qū)公路地形復(fù)雜，地面高差大，如連續(xù)的V 形溝，路線橫斷面落差大，有的在24.5 m 路基范圍內(nèi)可達(dá)到20 m 以上的高差;路線受地形及構(gòu)造物限制較多，因此平面線型往往采用較多的小半徑彎道;路線縱坡大，多數(shù)時(shí)候采取了規(guī)范的最大臨界值;地質(zhì)影響大，主要表現(xiàn)在覆蓋層厚、滑坡、不穩(wěn)定地層、塌方、溶洞等方面，從近年已建成或在建的公路來看，地質(zhì)條件已成為公路選線的首要考慮因素。

1.2 橋梁跨徑設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的因素

(1)滿足通航要求。首先應(yīng)考慮把較大跨徑的通航孔布置在穩(wěn)定的主河槽位置，對(duì)于變遷性河流，還需要多設(shè)置幾個(gè)通航孔。(2)避開復(fù)雜的地質(zhì)和地形區(qū)段。在水深流急的河槽段或河中存在局部不良地質(zhì)段，可通過加大跨徑，使橋基位置盡量避開這些地帶，對(duì)于跨越深溝的橋梁可采用大跨徑，以減少中間的高橋墩。(3)結(jié)構(gòu)受力合理。對(duì)于連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)，務(wù)使各橋孔的跨徑具有合適的比例，達(dá)到邊跨與中跨跨中的最大彎矩內(nèi)力接近相等。(4)經(jīng)濟(jì)和工期上的比較。究竟選用多大的跨徑需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕つ芰Γ瑥慕?jīng)濟(jì)和工期上進(jìn)行權(quán)衡后確定。(5)美觀上的要求，位于城市中及城市邊緣的橋梁，從與城區(qū)周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的角度出發(fā)進(jìn)行合理的布孔。

2 山區(qū)公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)形式

由于山區(qū)橋梁多為中、小跨徑，大跨徑橋梁所占的比例較小，因此這里著重討論標(biāo)準(zhǔn)化、裝配式的上部構(gòu)造。山區(qū)大、中橋梁可采用20 m、25 m、30 m、40 m 等標(biāo)準(zhǔn)跨徑，根據(jù)梁的受力特點(diǎn)及以往山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，可采用空心板、小箱梁、T梁等結(jié)構(gòu)形式?？招陌褰ㄖ叨茸钚。m用于有凈空要求的橋位，如跨路等，造價(jià)也比其他兩種結(jié)構(gòu)形式低，但空心板跨越能力低，一般用于中小跨徑，根據(jù)以往的工程實(shí)例，30 m 的空心板出現(xiàn)較多裂縫的情況相當(dāng)多，故空心板一般用于20 m 及20 m以下的跨徑。25 m、30 m、40 m 跨徑的橋梁宜采用T 梁及小箱梁的結(jié)構(gòu)形式，兩種結(jié)構(gòu)形式橫向均采用濕接縫連接，小箱梁梁體剛度大，抗扭性好，T 梁結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，同時(shí)由于山區(qū)橋梁多數(shù)處于超高的平曲線上，采用T 梁還可有效地防止采用空心板和小箱梁時(shí)出現(xiàn)的支座受力不均，支座脫空，不易調(diào)平的情況。結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)具體問題具體分析，不可單一地認(rèn)為哪種形式不好，應(yīng)綜合考慮。

為改善行車條件，上部結(jié)構(gòu)通常做成橋面連續(xù)或結(jié)構(gòu)連續(xù)的形式，橋面連續(xù)時(shí)梁體仍然處于簡支狀態(tài)，這樣整個(gè)上部在豎向?yàn)楹喼ЫY(jié)構(gòu)，在水平方向具有一定的連續(xù)性;結(jié)構(gòu)連續(xù)則是整個(gè)上部構(gòu)造在結(jié)構(gòu)體系上是連續(xù)的，從而比橋面連續(xù)有更好的行車舒適性和耐用性，但經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高。橋面連續(xù)與結(jié)構(gòu)連續(xù)兩種形式均具有伸縮縫少、行車舒適、結(jié)構(gòu)簡單、易于施工等特點(diǎn)，在當(dāng)前的高速公路建設(shè)中運(yùn)用較多，從受力、美觀、耐用、經(jīng)濟(jì)等方面來綜合考慮，小跨徑如20 m空心板宜采用橋面連續(xù)，T 梁、小箱梁宜采用結(jié)構(gòu)連續(xù)。

山區(qū)橋梁多處于彎道上，處理好上部構(gòu)造與平面曲線半徑的關(guān)系就尤為重要，一句話來說就是上部梁體板塊布置要包絡(luò)路線平曲線，處理方式多種多樣，常用的方法有加寬板塊、外移護(hù)欄、改變梁體翼緣寬度等方法，可視實(shí)際情況采用不同的方法處理。

3 山區(qū)公路橋梁下部橋墩設(shè)計(jì)

由于地形復(fù)雜，橋梁下部墩臺(tái)的設(shè)計(jì)具有多樣化的特點(diǎn)，總的來說要服從適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。通常在墩高小于40 m 時(shí)采用柱式橋墩接樁基礎(chǔ)，橋墩可做成圓柱或方柱，圓柱施工方便，施工質(zhì)量好控制，方墩施工相對(duì)圓墩來說較麻煩，但墩身剛度大，受力優(yōu)于圓墩。在墩高大于40 m 的時(shí)候一般可采用實(shí)心矩形橋墩或空心薄壁橋墩，在順橋向方向墩身按1∶70(80)放坡，可保證橋墩的穩(wěn)定性。橋墩的形式應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形及上部構(gòu)造的需要來選用。

圓柱式墩一般情況下多做成半幅雙柱的形式，適用于墩高不是很大的情況，空心薄壁墩主要用于墩高斷面陡的地形，可直接采用方樁或接承臺(tái)加樁基兩種方式，獨(dú)柱墩和小間距墩則是跨越河流的理想方案，可有效地減少對(duì)河道的影響，同時(shí)獨(dú)柱墩和小間距墩也多用于橫坡較陡，半挖半填的地段，采用這兩種形式可有效地減少挖方，比如在做河床較低的順河橋時(shí)可優(yōu)先考慮這兩種形式。

4 山區(qū)公路橋梁下部橋臺(tái)設(shè)計(jì)

山區(qū)橋梁的橋臺(tái)在結(jié)構(gòu)形式上通常有U 形重力式橋臺(tái)、肋板式橋臺(tái)以及樁柱式橋臺(tái)，其中重力式橋臺(tái)運(yùn)用得最為廣泛，由于自身的受力特點(diǎn)，重力式橋臺(tái)不宜做得太高，一般10 m 左右即可，太高則臺(tái)身穩(wěn)定性削弱，對(duì)地基承載力的要求也提高，為了減少挖方及結(jié)構(gòu)本身的圬工數(shù)量，可將重力式橋臺(tái)的臺(tái)身、基礎(chǔ)做成合理的階梯狀。當(dāng)承載力達(dá)不到重力式橋臺(tái)的基底承載力要求，而橋臺(tái)位置填土高度大于10 m 時(shí)采用肋板式橋臺(tái)是一種理想的選擇。在橋臺(tái)進(jìn)入挖方時(shí)，為避免大面積開挖，可設(shè)置柱式橋臺(tái)，但當(dāng)橋梁相鄰聯(lián)長太大的時(shí)候，不宜采用柱式橋臺(tái)。需要注意的是山區(qū)橋梁縱向地面線過陡，往往設(shè)置不了錐坡，此時(shí)肋板式橋臺(tái)和柱式橋臺(tái)就受錐坡的限制無法采用，這種情況下可采用重力式橋臺(tái)接樁基的形式來適應(yīng)地形、地質(zhì)的需要。

5 山區(qū)公路橋梁下部墩臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

山區(qū)公路地質(zhì)復(fù)雜，在路線方案比選的時(shí)候常常受地質(zhì)影響較大，多數(shù)時(shí)候采用的是“地質(zhì)選線”。對(duì)于山區(qū)橋梁，其下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也基本上是由橋位地質(zhì)來控制，影響較大的幾個(gè)方面有滑坡、溶洞、覆蓋層厚、地基承載力不夠等。山區(qū)橋梁的基礎(chǔ)主要是采用樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)，在覆蓋層薄，地基承載力足夠的情況下可采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，如重力式橋臺(tái)，在覆蓋層厚的情況下宜采用樁基礎(chǔ)，并根據(jù)實(shí)際情況選用嵌巖樁或摩擦樁。從山區(qū)橋梁的施工方面考慮，由于大型機(jī)械運(yùn)輸不便、作業(yè)面難以尋找，因此可考慮做人工挖孔樁，但需要注意水下基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)不宜采用人工挖孔樁，應(yīng)考慮鉆孔樁。對(duì)于滑坡地帶應(yīng)結(jié)合地質(zhì)仔細(xì)分析，從橋梁的安全和穩(wěn)定出發(fā)，找出可行的處理方案和施工手段，如人工反壓、設(shè)置抗滑樁等。

6 山區(qū)橋梁的美觀設(shè)計(jì)

山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計(jì)與施工在很多地方都有別于平原地區(qū)，在建筑美觀的要求上不如平原地區(qū)、沿海一帶，但并不是說山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)就可以不考慮美觀上的要求，相反，本著發(fā)展的思路，現(xiàn)在是山區(qū)的地方，在將來開發(fā)后也許就位于城市中心或城市的邊緣，因此，山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)也要考慮美觀上的要求，以便于適應(yīng)將來的山區(qū)開發(fā)和城市發(fā)展，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)當(dāng)中要緊密結(jié)合當(dāng)?shù)氐母鞣N路網(wǎng)規(guī)劃和周圍城市發(fā)展情況，合理地在橋梁美觀上進(jìn)行考慮。

［1］尹智育.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的問題研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，(7).

［2］趙逵.橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性研究［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，(4).