淺談贛南山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)問題

郭秋根

摘 要：《國(guó)務(wù)院關(guān)于支持贛南等原中央蘇區(qū)振興發(fā)展的若干意見》出臺(tái)，贛南執(zhí)行西部大開發(fā)財(cái)政轉(zhuǎn)移支付政策給不僅給贛南的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來生機(jī)，也為其交通發(fā)展提供經(jīng)濟(jì)支撐。贛州大部分縣處于山區(qū)之中，因而公路橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)面臨很多困難，如何做好公路橋梁設(shè)計(jì)工作，值得我們深思。本文就公路橋位、橋型的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 設(shè)計(jì)

《國(guó)務(wù)院關(guān)于支持贛南等原中央蘇區(qū)振興發(fā)展的若干意見》（國(guó)發(fā)〔2012〕21）中明確提出：“依托贛州區(qū)域性中心城市的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，加快現(xiàn)代綜合交通體系和快速通道建設(shè)，建成連接?xùn)|南沿海與中西部地區(qū)的區(qū)域性綜合交通樞紐和物流商貿(mào)中心。到2020年，贛南等原中央蘇區(qū)整體實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系和能源保障體系基本形成?！边@意味著，贛南的交通建設(shè)將呈現(xiàn)出新的生機(jī)，但與此同時(shí)，也給我們從事公路橋梁設(shè)計(jì)人員帶來新的挑戰(zhàn)。筆者從橋位、橋型的選擇入手進(jìn)行分析，并闡述自己見解，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和方案。

1.公路橋梁的橋位選擇

公路橋梁的橋位種類有很多種，工作人員要因地選“位”。

1 . 1跨越V形溝谷時(shí)的橋路比較

贛南地處山區(qū)，這給公路線形標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)帶來一定的困難，因?yàn)樵诠飞弦蛄?，必須有扎?shí)的地基，否則橋梁不穩(wěn)固，會(huì)帶來危險(xiǎn)。如果在特殊的地勢(shì)上，不能通過橋梁來連接公路，則公路要因此改道或彎曲，因而會(huì)嚴(yán)重影響公路的造價(jià)。這就是說，贛南公路由于山區(qū)較多，必須得建設(shè)更多的公路橋梁。而V形溝谷又是常見的事，那么，針對(duì)V形溝谷到底是建橋還是填土？筆者認(rèn)為，如果從經(jīng)濟(jì)的角度來看，對(duì)于土質(zhì)和地基較好的V形溝谷，如果填方中心的高度超過20米甚至30米的情況，而且很容易被填平的地況下，建議采取路基的方案，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；如果V形溝谷的場(chǎng)地局促、難度系數(shù)較大、橫縱且坡陡，而且非常容易引發(fā)邊坡倒塌，對(duì)這樣的地段，雖然填方高度只有25米左右，但是如果填方多基底需進(jìn)行處理，建議采取建橋梁的方案，既安全又經(jīng)濟(jì)。

1 . 2橫坡陡峭段半邊橋與擋墻的比較

贛南地處山區(qū)，公路經(jīng)過橫坡陡峭的地方是常有的事。根據(jù)筆者從事多年的公路橋梁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，像這樣的地勢(shì)，最佳的方案是寧愿挖山，也不要去填谷。當(dāng)然，也有其它情況，如果擋路的山體過大，挖土過大，則經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)就多，這種情況下，不得不考慮挖一部分，填一部分的方案。如果遇到這種情況：路面很寬，但又是橫坡陡，這樣的話，低的地勢(shì)就必須得填方過高。另外，由于橫坡陡做路基不易，所以這種情況就可以考慮做半邊橋半邊路的設(shè)計(jì)方案。如果低側(cè)路的肩處填土高度超過15米的話，就應(yīng)該綜合考慮，采取加筋擋墻錨桿進(jìn)行擋墻，并與半邊橋進(jìn)行綜合比較，全面權(quán)衡，充分認(rèn)定后再考慮是否要設(shè)置半邊橋。

2.公路橋梁的橋型選擇

公路橋梁的橋型選擇要根據(jù)具體的地勢(shì)來論，不能一概而定，否則不利于交通安全。下面，筆者談?wù)劰分谐Ｒ姷膸追N橋型。

2 . 1簡(jiǎn)支梁橋

這種橋型比較多見，因?yàn)檫@種橋型比較適合形狀較小的橋，它的跨度一般在20米以下，常用于跨越小的溝渠或河溪，所以這種橋要是放在早些年，只能是用于鄉(xiāng)村公路建設(shè)。但發(fā)展到現(xiàn)在，卻起了很大的作用，T型、箱型的簡(jiǎn)支梁橋是修建較多的橋型。這種橋的跨徑一般為三十米到五十米之間，可想而知，這種橋，多建點(diǎn)橋墩的話，作用就大了。T型、箱型的簡(jiǎn)支梁橋，目前多用于多個(gè)橋墩，可橫跨較大長(zhǎng)度的河流，成連體橋（如圖1），它不僅可以橫跨長(zhǎng)度幾公路的河渠，且相當(dāng)受力，尤其受鐵路歡迎。2 . 2連續(xù)梁橋

連續(xù)橋一般在高速公路或城市公路的主干道用得較多。隨著贛州近來年的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中心城區(qū)人口越來越多，道路都在不斷拓寬、改造，從而達(dá)到車流量的適應(yīng)度，贛州梅楊渡大橋就是連續(xù)梁橋（如圖2）。這種梁橋的一般跨徑在二十五米到五十米之間，它主要是采用支架整體現(xiàn)澆或頂推法構(gòu)建而成。實(shí)踐證明，這種梁橋在贛南山區(qū)的公路中常用于彎坡、斜橋或跨線橋，很多情況下是建在跨越大的溝谷或河流之上，所以這種梁橋?qū)τ谠O(shè)計(jì)人員來說要求較高。

2 . 3連續(xù)剛構(gòu)橋

什么是連續(xù)剛構(gòu)橋，筆者在這里主要是設(shè)計(jì)的角度來分析。連續(xù)剛構(gòu)橋是將主梁做成連續(xù)梁體與薄壁橋墩固結(jié)而成的，通常用于高墩和大跨徑橋梁中，它主要是靠橋墩來受力，所以在設(shè)計(jì)方案中要特別注意這點(diǎn)。連續(xù)剛構(gòu)橋的一般跨度在八十米至300米之間，所以它用在山區(qū)非常具有優(yōu)勢(shì)，常在山區(qū)公路中用于跨越大的、較深的溝谷、河流。贛南地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，而連續(xù)剛構(gòu)橋恰恰可跨越山與山之間，橫跨在深山谷中，因而在贛南的公路上?？梢姷?。

3.一般性梁上部構(gòu)造設(shè)計(jì)

如何才能設(shè)計(jì)好橋梁的上部結(jié)構(gòu)，又是一道比較復(fù)雜的工序。具體到一座橋設(shè)計(jì)時(shí)，上部構(gòu)造設(shè)計(jì)要處理好兩個(gè)關(guān)系。第一是跨徑與墩高的關(guān)系。從設(shè)計(jì)的美學(xué)原則來看，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇比值為0.618到1，這樣比例劃算，這就是說，二十米跨徑為T梁適應(yīng)的墩高為十二到二十米，四十米跨徑適應(yīng)的墩高一般情況下是二十四到四十米。而在贛南，山區(qū)不僅多，且地勢(shì)彎曲多變。像這樣的地形，就應(yīng)該因地而建，因地而規(guī)劃設(shè)計(jì)。如果在不宜根據(jù)墩高頻繁變化跨徑的情形下且墩柱高度變化很大時(shí)，可以采用二十和三十米或者三十至四十米的組合跨徑；如果地勢(shì)處于地震烈度較高的地區(qū)時(shí)，應(yīng)該采取等跨梁橋來建。

第二是上部構(gòu)造與平面曲線半徑的關(guān)系。這一關(guān)系處理得妥否關(guān)系到整座橋的穩(wěn)固性與持久性，橋位處平面曲線半徑，它對(duì)橋梁跨徑的選擇，以及平面布置都有很大的影響，這種影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：內(nèi)外弧差和中矢高。對(duì)墩臺(tái)徑向進(jìn)行布置時(shí)，要根據(jù)半徑和內(nèi)外梁梁長(zhǎng)的情況來定。如果半徑越小，則內(nèi)外梁梁長(zhǎng)差就越大。要解決好這個(gè)問題，一般的時(shí)候會(huì)有兩種辦法：一種辦法是根據(jù)平面半徑變化梁長(zhǎng)；另一種辦法是根據(jù)不變梁長(zhǎng)通過加大帽梁，加大封錨端或加長(zhǎng)現(xiàn)澆連續(xù)段；處理對(duì)于中矢高問題，中矢高在十厘米以內(nèi)的，可以通過調(diào)整護(hù)墻內(nèi)緣的方法，使它適應(yīng)平面線形；半徑較小、中矢高大于十厘米的，則可以采用預(yù)制梁外緣，按實(shí)際曲線預(yù)制，將邊梁稍多預(yù)制出一定的長(zhǎng)度，讓現(xiàn)澆橋面板和護(hù)墻更好地適應(yīng)平面線形。第二種辦法雖然材料要多浪費(fèi)一點(diǎn)，但會(huì)更美觀。

4.公路橋梁下部構(gòu)造設(shè)計(jì)

4 . 1橋墩設(shè)計(jì)

在公路橋梁設(shè)計(jì)方面，橋墩設(shè)計(jì)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。對(duì)于橋墩設(shè)計(jì)，多半是采用等截面圓柱方柱墩，這樣比較牢固；對(duì)于較高的橋墩，采用階形實(shí)心柱、變截面空心墩等等，因?yàn)檫@種利于結(jié)實(shí)與穩(wěn)固。圓柱墩，在施工中的質(zhì)量比較容易操控，并且更好和樁基銜接。而對(duì)于截面積相等的方柱和圓柱，如果方柱抗彎剛度大于圓柱受力的情況，則比采用圓柱更有利。但如果體系為連續(xù)剛構(gòu)時(shí)，方柱更能夠方便通過調(diào)整兩個(gè)方向的尺寸來調(diào)整墩柱的剛度，從而達(dá)到調(diào)整墩柱受力的目的。所以，橋墩的設(shè)計(jì)要根據(jù)具體情況而論，這就要求設(shè)計(jì)人員要靈活多變，不能一概而論，要多進(jìn)行實(shí)地考察，尤其是山區(qū)的地形。

4 . 2橋臺(tái)設(shè)計(jì)

橋臺(tái)形狀很多，通常設(shè)計(jì)的款式多伴為：重力式U臺(tái)、肋形埋置式臺(tái)、柱式臺(tái)、薄壁式臺(tái)等等，它們各自的側(cè)重點(diǎn)不一。薄壁式臺(tái)能夠承受較大的臺(tái)后土壓力，且基礎(chǔ)多為單排樁基，所以說，在設(shè)計(jì)過程中，這種橋臺(tái)不宜設(shè)計(jì)太高，其臺(tái)后的填土高也應(yīng)試控制在五米內(nèi)下，否則橋體會(huì)有危險(xiǎn)。而重力式U臺(tái)因受力較重，所以要求地基的地質(zhì)一定要好，如果地質(zhì)較差，則地基一定要打樁，再者，U形臺(tái)適應(yīng)的填土范圍一般在四至十米之間。肋形埋置式臺(tái)，由于其臺(tái)前土壓力可抵消部分臺(tái)后土壓力，可用于臺(tái)后填土較高的橋臺(tái)，但也不要超過十二米。

總之，贛南山區(qū)的公路地質(zhì)復(fù)雜、地形彎曲多變，作為公路橋梁的設(shè)計(jì)者，設(shè)計(jì)之前要先收集資科，進(jìn)行實(shí)地考察，再根據(jù)全線的要求，結(jié)合地形特點(diǎn)比較分析，綜合多方面考慮，最后采用符合實(shí)際的公路橋梁設(shè)計(jì)方案，這也是設(shè)計(jì)者的職責(zé)與義務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊小華，龔琳林.山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)圖解[J].上海交通大學(xué)，2013（10）.

[2]溫云濤，張愛旺.淺談山區(qū)公路橋梁的施工技術(shù)[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2014（1）.

[3]唐茂林.大跨度懸索橋空間幾何非線性分析與軟件開發(fā)[D].西南交通大學(xué)，2003.