剖析山區(qū)樁柱式橋梁受力的設(shè)計(jì)

任佳貝（山西省公路局太原分局勘測(cè)設(shè)計(jì)所，山西　太原　030012）

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剖析山區(qū)樁柱式橋梁受力的設(shè)計(jì)

任佳貝
（山西省公路局太原分局勘測(cè)設(shè)計(jì)所，山西太原030012）

摘要：概述了山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的基本原則，從橋梁外業(yè)勘測(cè)、下部結(jié)構(gòu)選擇、上部構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面，對(duì)樁柱式橋梁受力的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，總結(jié)了橋梁設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，從而提高山區(qū)公路橋梁的安全性及適用性。

關(guān)鍵詞：山區(qū)橋梁，樁柱，橋墩，橋臺(tái)，橋梁結(jié)構(gòu)

0　引言

我國(guó)山區(qū)地帶，多伴隨著地勢(shì)落差比較大，溝谷以及懸崖等特殊地勢(shì)地形比較多，所以在公路工程項(xiàng)目建設(shè)中橋梁的施工項(xiàng)目也增加了很多，而且其橋梁比例也很高。但由于山區(qū)的地質(zhì)以及相應(yīng)的環(huán)境等，例如縱坡大或者是半邊橋的形式比較多，這使得山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)無(wú)形中增加了大量的限制元素?？偟膩?lái)說(shuō)，將山區(qū)的地質(zhì)環(huán)境以及自然環(huán)境結(jié)合，并利用現(xiàn)場(chǎng)的勘探，綜合性的對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的因素等進(jìn)行分析，提高橋梁細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這就是現(xiàn)階段山區(qū)橋梁工程設(shè)計(jì)師應(yīng)該注意的重點(diǎn)，而且這也是保障橋梁結(jié)構(gòu)可以順利施工并安全通車(chē)的根本所在。

1　山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)所遵守的基本原則

山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)所遵守的基本原則，第一點(diǎn)就是橋梁結(jié)構(gòu)體系必須要安全可靠；想要保障結(jié)構(gòu)體系的安全可靠，就必須對(duì)山區(qū)地質(zhì)的條件，例如風(fēng)以及雪的荷載，自然環(huán)境的凍脹還有水等因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行考慮，所以在對(duì)橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，就必須要根據(jù)這些因素，對(duì)橋梁的橋墩以及橋臺(tái)等進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，并通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)還有數(shù)據(jù)的分析，保障設(shè)計(jì)的方案最終滿(mǎn)足其要求。第二點(diǎn)就是設(shè)計(jì)的方案必須符合經(jīng)濟(jì)相關(guān)要求，而這樣還可以有效的保障施工完成投入使用后的養(yǎng)護(hù)管理；由于山區(qū)特殊崎嶇的地形，使得線(xiàn)形布設(shè)還有縱坡設(shè)計(jì)都非常的困難，并且相對(duì)的造價(jià)也比較高，所以在山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)上就應(yīng)該對(duì)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)做出全面的分析，合理的降低建設(shè)資金的投入。當(dāng)然，除此之外，還應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)的方案是否方便施工，大小跨徑采取的預(yù)制結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)等等進(jìn)行考慮。第三點(diǎn)就是橋梁外觀(guān)的協(xié)調(diào)性；山區(qū)自然環(huán)境使得其植被非常的茂盛，而且景觀(guān)也比較美，所以在橋梁的設(shè)計(jì)上就應(yīng)該對(duì)墩柱形式還有上部結(jié)構(gòu)形成與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的外觀(guān)，也就是增加橋梁結(jié)構(gòu)的景觀(guān)效果，除此之外，對(duì)于設(shè)計(jì)的方案上，也應(yīng)該在施工作業(yè)時(shí)對(duì)山體以及河流的保護(hù)措施進(jìn)行考慮，有效的降低橋梁結(jié)構(gòu)在施工時(shí)對(duì)原生態(tài)的影響。

2　山區(qū)樁柱式橋梁受力的設(shè)計(jì)

2.1橋梁的外業(yè)勘測(cè)

山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)，其外業(yè)勘測(cè)是整個(gè)工作的第一步也是極其重要的一部分，因?yàn)樵谶@個(gè)階段需要對(duì)橋梁基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。對(duì)于山區(qū)橋梁外業(yè)勘測(cè)來(lái)講，其主要的勘測(cè)內(nèi)容就是對(duì)橋梁縱斷面還有歷史洪水的概況和河床的比降等等數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量與收集。對(duì)橋梁跨徑還有標(biāo)高影響最大的就是山區(qū)地形的條件，所以在外業(yè)的勘測(cè)上，主要就是對(duì)橋梁縱斷面以及墩臺(tái)橫斷面還有整個(gè)山區(qū)公路的局部地形等內(nèi)容進(jìn)行勘測(cè)。而為了減免公路設(shè)計(jì)中橋梁出現(xiàn)相應(yīng)的基礎(chǔ)落空現(xiàn)象，在勘測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)該適當(dāng)?shù)募用軝M斷面，并將縱橫斷面的測(cè)線(xiàn)適量的延伸。在橋梁的外業(yè)勘測(cè)時(shí)，就應(yīng)該分別對(duì)路線(xiàn)的中心以及兩側(cè)橋邊緣進(jìn)行測(cè)量，而測(cè)量的技術(shù)也應(yīng)該利用現(xiàn)階段的GPS技術(shù)或者是全站儀測(cè)量等，其目的就是為了提高點(diǎn)位設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

2.2橋梁下部結(jié)構(gòu)合理的選擇

山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)，正常應(yīng)該按照線(xiàn)路的走向以及地形等條件，選擇合理的墩臺(tái)形式，保障橋梁下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并有效的降低工程施工的造價(jià)。在橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該合理的對(duì)墩臺(tái)的高度進(jìn)行相關(guān)的控制，也就是將橋梁的跨徑和墩高控制在0.168～1.0這個(gè)范圍內(nèi)，但針對(duì)河谷以及山溝比較多的地形，橋梁的設(shè)計(jì)在橋臺(tái)的高度上應(yīng)該盡量減小，雖然會(huì)在一定程度上將跨徑增加，但在施工上卻非常的便利，并且對(duì)于整個(gè)橋梁的質(zhì)量也有所提高。

2.2.1橋墩的形式

山區(qū)橋梁的橋墩如果高度在35 m之內(nèi)，就可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況選擇柱式橋墩或者薄壁空心墩和Y型墩等。但橋墩形式的選擇有一定的限制，例如方柱墩在同等的截面下，其抗彎性非常的好，而且受力均勻方便調(diào)整墩柱的受力，但有一點(diǎn)墩柱和樁基間必須要通過(guò)樁帽連接，而且增加工程的施工量還會(huì)造成邊坡的不穩(wěn)定，所以橋墩形式的選擇應(yīng)該根據(jù)地形的環(huán)境，還有墩高和上部結(jié)構(gòu)的形式，之后才可以再做選擇。有些情況，例如沿山腰展布的中小跨徑橋梁這種情況，為了減少不必要的墩臺(tái)還有基礎(chǔ)產(chǎn)生的邊坡在開(kāi)挖時(shí)造成山體不穩(wěn)的狀況，可以采用獨(dú)柱墩的方法，但該方法對(duì)墩高有要求，通常不能超過(guò)20 m。

2.2.2橋臺(tái)

山區(qū)橋梁的橋臺(tái)，經(jīng)?？吹降木褪荱形臺(tái)，或者是樁柱式臺(tái)等，在這其中，最常用的就是U形臺(tái)，所以對(duì)橋梁橋臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮地形的條件進(jìn)而合理的分劃臺(tái)階。樁柱式的橋臺(tái)缺點(diǎn)就是抗推剛性比較差，所以通常適用在后臺(tái)填土高度小于5 m的環(huán)境；肋板臺(tái)所能適應(yīng)的環(huán)境更加的廣闊，但山區(qū)的路線(xiàn)非常的崎嶇，并且地形陡峭，很難設(shè)置成錐坡的環(huán)境，綜合下來(lái)，采用樁柱式橋臺(tái)還有肋板臺(tái)在這種情況下很難適應(yīng)。

2.2.3基礎(chǔ)

山區(qū)橋梁在基礎(chǔ)的選擇上，通常都會(huì)使用擴(kuò)大基礎(chǔ)或者是樁基礎(chǔ)，由于山區(qū)的地質(zhì)條件相比還是比較不錯(cuò)，所以分離式擴(kuò)大基礎(chǔ)在這里應(yīng)用的就比較多，而如果地質(zhì)的條件很差，就應(yīng)該采取擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)而滿(mǎn)足承載力的要求，適當(dāng)?shù)倪x擇樁基礎(chǔ)等等。

2.3橋梁上部構(gòu)造的設(shè)計(jì)

一個(gè)山區(qū)橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該盡可能的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化還有裝配化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于跨徑不大于30 m的山區(qū)橋梁，應(yīng)該選用空心板或者是小箱梁和T梁等形式。這幾種形式中，空心板橋梁的跨度通常都在10 m～20 m的范圍之內(nèi)，其使用的地形條件也比較好，而且非常適用墩高比較小的中小橋梁。橋梁上部結(jié)構(gòu)跨度在30 m～50 m之間的，通常都會(huì)采用先簡(jiǎn)單支撐之后連續(xù)的使用T梁形式。而對(duì)于山谷較為寬的以及深度較高的橋梁，通常會(huì)選擇使用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)連續(xù)梁，再者就是大跨拱橋等等形式。

山區(qū)的公路多是彎彎曲曲，這對(duì)于線(xiàn)性曲線(xiàn)段的橋梁來(lái)講，其橋梁的自重還有偏心布置的交通運(yùn)輸，汽車(chē)離心力等等預(yù)應(yīng)力的影響下，都會(huì)對(duì)橋梁上部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的扭矩力影響，面對(duì)這樣的形式，應(yīng)該將箱梁的選擇，放在擁有高強(qiáng)抗扭能力上。而如果跨徑相對(duì)比較大的路線(xiàn)曲線(xiàn)段的橋梁設(shè)計(jì)，就應(yīng)該選擇有利于懸臂澆筑施工作業(yè)的應(yīng)力混凝土鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)箱梁，這樣一來(lái)還可以提高橋梁的整體抗彎扭以及受力性能等等。對(duì)于跨越跨深山谷通常都會(huì)使用拱橋，避免高橋墩的出現(xiàn)使得施工的難度無(wú)形中加大。拱橋的結(jié)構(gòu)應(yīng)該選擇勁性骨架混凝土或者是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。而曲線(xiàn)段的橋梁，就應(yīng)該選擇直拱肋以順應(yīng)平面線(xiàn)形，這樣可以有效的提高結(jié)構(gòu)的整體性能。

3　結(jié)語(yǔ)

由于山區(qū)地形地質(zhì)非常的復(fù)雜，而且線(xiàn)形平縱的變化很大，所以山區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求上就非常高。山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的相關(guān)人員，應(yīng)該實(shí)際的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，在數(shù)據(jù)資料收集好之后，確立設(shè)計(jì)中所需要的綜合分效率的因素，并且要注意施工作業(yè)過(guò)程中的一些操作性，優(yōu)化山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的方案，并提高橋梁的適用性以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)性，保障山區(qū)公路橋梁的建設(shè)可以順利的通車(chē)，并保證其安全性以及舒適性。

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Analysis on mountainous pile type bridge force design

Ren Jiabei
（Taiyuan Survey and Design Office Branch，Shanxi Roads Bureau，Taiyuan 030012，China）

Abstract：This paper summarized the basic principles of mountain bridge design，from the bridge field survey，lower part structure selection，upper structure design and other aspects，discussed the pile type bridge force design，summarized the matters needing attention in bridge design，so as to improve the safety and applicability of mountainous highway bridges.

Key words：mountain bridge，pile，pier，abutment，bridge structure

中圖分類(lèi)號(hào)：U442.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0176-02

收稿日期：2015-12-15

作者簡(jiǎn)介：任佳貝（1987-），男，助理工程師