山區(qū)公路橋梁設(shè)計存在的問題

邢 志 帥

(晉中市新奧交通設(shè)計所，山西 晉中 030600)

山區(qū)公路橋梁設(shè)計存在的問題

邢 志 帥

(晉中市新奧交通設(shè)計所，山西 晉中 030600)

在對山區(qū)公路橋梁上設(shè)計特點以及作用分析的基礎(chǔ)上，探討了山區(qū)公路橋梁設(shè)計中的主要問題，并指出了山區(qū)公路橋梁設(shè)計的優(yōu)化措施，希望能夠進一步的提升山區(qū)公路橋梁設(shè)計質(zhì)量，保障山區(qū)公路橋梁施工以及運行過程中的安全性。

山區(qū)，公路橋梁，設(shè)計

0 引言

由于公路橋梁涉及的范圍較廣、長度較長，很多公路橋梁施工是位于山區(qū)之中。加之我國實施西部大開發(fā)以及絲綢之路經(jīng)濟帶開發(fā)以來，越來越多的山區(qū)公路橋梁項目開始建設(shè)。因為在山區(qū)之中，其地形以及地勢情況非常的復(fù)雜，在進行線路的布設(shè)過程中，平曲線比例就變得相對大，曲線半徑也有所減小，縱坡有所增加，半邊橋以及高擋墻結(jié)構(gòu)也會隨之增加。在山區(qū)公路橋梁的設(shè)計過程中，橋梁設(shè)計是最為關(guān)鍵的工作，橋梁設(shè)計的科學性與合理性將會直接影響到整個公路橋梁工程的建設(shè)成本以及運行安全。

1 山區(qū)公路橋梁上設(shè)計特點以及作用

1.1 山區(qū)公路橋梁設(shè)計特點分析

我國山地面的大約是總陸地面的1/3，所占比例較大。山區(qū)公路橋梁高度存在較大的差異，而且會出現(xiàn)非常頻繁的變化，山區(qū)地形以及地勢均較為復(fù)雜，一些區(qū)域的地質(zhì)情況非常差，經(jīng)常發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，還存在煤層以及陡崖等地質(zhì)構(gòu)造。在進行設(shè)計過程中，會受到多種的因素影響。山區(qū)公路橋梁設(shè)計時擁有高墩大跨度、彎坡、墩臺形式多樣等多種特點，因此，在山區(qū)公路橋梁設(shè)計過程中，應(yīng)當把不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件與山區(qū)的地形加以協(xié)調(diào)。并且進行山區(qū)公路橋梁設(shè)計時，還應(yīng)當確保當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境不被破壞，不僅達到公路橋梁功能性的需求，同時也能夠確保公路橋梁工程建設(shè)能夠和生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。

1.2 橋梁設(shè)計的作用分析

進行橋梁設(shè)計，最重要的作用便是依照橋梁建設(shè)相關(guān)需求，確保所設(shè)計結(jié)構(gòu)能夠滿足公路橋梁建設(shè)的需求，同時還較為經(jīng)濟，因此，在進行橋梁設(shè)計之前，應(yīng)當確保準備工作做充分，要對公路橋梁的整體結(jié)構(gòu)進行全面分析，同時也應(yīng)當綜合考量不同部件對橋梁整體結(jié)構(gòu)帶來的影響。

2 山區(qū)公路橋梁設(shè)計中的主要問題

2.1 設(shè)計與管理水平較低

根據(jù)作者長期的實踐經(jīng)驗來看，在山區(qū)公路橋梁施工中發(fā)生安全事故，主要的原因是施工存在一定的不合理現(xiàn)象，或者是在管理過程中存在疏忽的問題。因為未能滿足公路橋梁施工和管理規(guī)范以及設(shè)計中相關(guān)要求，導致公路橋梁在運行過程中存在的不安全隱患更加凸顯。在施工設(shè)計中，存在最嚴重的問題便是以次充好、偷工減料，這會給公路橋梁的安全性埋下極大隱患。

2.2 設(shè)計理念以及構(gòu)造體系未能完善

進行山區(qū)公路橋梁設(shè)計過程中，首要任務(wù)便是科學選擇結(jié)構(gòu)方案，所選用的方案應(yīng)當具有較強的經(jīng)濟性。應(yīng)當根據(jù)橋梁具體的結(jié)構(gòu)加以全面分析，并且也應(yīng)當對橋梁的不同構(gòu)件與連接加以全面分析。不過，進行設(shè)計過程中，極易導致一些問題的出現(xiàn)。第一，因為一些設(shè)計者過于重視計算過程中的相關(guān)要求，卻忽略了橋梁結(jié)構(gòu)使用材料、體系以及構(gòu)造等方面的要求。第二，在公路橋梁的設(shè)計以及施工過程中，存在很多的人為影響因素，這些因素將在很大程度上影響到公路橋梁的設(shè)計與施工，導致各種問題的出現(xiàn)。比如，設(shè)計人員未能充分認識橋梁整體的結(jié)構(gòu)，設(shè)計的混凝土強度不足等問題，極易導致公路橋梁工程出現(xiàn)安全性問題。

3 山區(qū)公路橋梁設(shè)計的優(yōu)化

3.1 公路橋梁結(jié)構(gòu)體系選擇

山區(qū)公路橋梁工程設(shè)計過程中，能夠應(yīng)用先簡支后連續(xù)體系，或者是應(yīng)用墩梁固結(jié)連續(xù)剛構(gòu)體系等，這樣不僅確保行車過程中的安全性與舒適性，同時還能夠確保公路橋梁工程擁有更為優(yōu)良的耐久性能。例如，某一個公路橋梁工程的高架橋工程，施工位置的地形為丘陵地形，具有相對大的起伏以及切割深度，整個線路中和河谷之間的高差超出100 m的區(qū)域范圍達到190 m長，最大的墩高值是92 m。依照施工現(xiàn)場的地形情況，把中間位置處墩高高度相對大、具有相近剛度值的一些橋墩固結(jié)在一起，通過其所擁有的柔性來適應(yīng)橋墩發(fā)生的一些徐變以及收縮等應(yīng)力。而一些邊墩則加設(shè)上橡膠支座，構(gòu)建出剛構(gòu)連續(xù)體系，這樣便能夠確保高墩以及矮墩所擁有的力學性能均可以顯著改善，同時還更加和地形環(huán)境相適宜。

3.2 公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

3.2.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

因為受到山區(qū)地形的限制，并且受到了公路橋梁線形標準的影響，山區(qū)公路橋梁涉及的曲線相對大，擁有較大的縱坡。在曲線位置處的橋梁，橋梁結(jié)構(gòu)會受到彎曲耦合的影響，同時會在彎曲耦合的影響之下，沿著某一個不動點逐漸發(fā)生形變。而橋梁存在大縱坡現(xiàn)象，會在汽車制定作用影響之下，橋梁結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生沿車輛行駛方向逐漸滑移的趨勢。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)當應(yīng)用墩梁固結(jié)體系或者采用剛構(gòu)體系，這樣能夠確保橋梁結(jié)構(gòu)擁有更加優(yōu)良的縱向穩(wěn)定性，改善車輛行駛過程中的舒適性，增加公路橋梁工程的安全性，使得公路橋梁工程在日后的運行期間更易維護，有利于公路橋梁養(yǎng)護成本的減少。應(yīng)用先簡支后連續(xù)體系，來架設(shè)中等跨度橋梁結(jié)構(gòu)，擁有非常顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面：能夠調(diào)節(jié)懸臂的長度以及墩頂?shù)倪B續(xù)段長度值，更加適用于山區(qū)中彎道多以半徑小的設(shè)計特點；應(yīng)用在曲線施工段情況下，為了能夠有效的簡化公路橋梁工程施工作業(yè)，對于腹板的施工依舊能夠應(yīng)用直線形式，通過改變懸臂的長度值來順應(yīng)平面線形，這樣能夠明顯降低曲梁產(chǎn)生的彎扭作用，可以很好彌補整個橋梁工程的抗扭性能。另外，也能夠采取強化橫向間聯(lián)系的方式，確保公路橋梁擁有更為優(yōu)良的整體性。

3.2.2 橋墩設(shè)計優(yōu)化

在進行橋墩的設(shè)計過程中，應(yīng)當按照不同的地質(zhì)以及地形，結(jié)合公路橋梁的跨徑大小以及墩高值進行確定。若是橋梁的高度沒有超過50 m，則在設(shè)計橋墩的過程中，能夠?qū)⑵湓O(shè)計為雙柱式橋墩或者是十字形橋墩。一些巖溶發(fā)育較為特別或者是樁基工程不易施工的區(qū)域，要盡可能的降低樁基使用數(shù)目，能夠采用設(shè)計單柱單樁的方案。要是橋墩處在河谷位置，極易遭遇到滾石的危害，則應(yīng)當適當增強橋墩的抗撞擊性能。一些高墩的長橋結(jié)構(gòu)，由于車輛在長期的行駛過程中，會出現(xiàn)導致公路橋梁工程產(chǎn)生一定的累計位移變化，此時應(yīng)當將橋墩結(jié)構(gòu)設(shè)計為雙幅兩柱結(jié)構(gòu)形式。

要是橋墩的高度值超出了50 m，則應(yīng)當將橋墩設(shè)計為空心薄壁墩。在進行較高的橋墩設(shè)計過程中，不僅應(yīng)當對橋墩的承載性能以及屈服極限進行計算，同時還應(yīng)當對橋墩的穩(wěn)定性進行計算。另外，還應(yīng)當全面調(diào)查河流的水質(zhì)是否具有腐蝕性等，便于設(shè)計過程中能夠制定相應(yīng)的措施加以應(yīng)對。

3.2.3 橋臺設(shè)計優(yōu)化

在進行橋臺設(shè)計過程中，依照不同的山區(qū)地形以及地質(zhì)環(huán)境，能夠應(yīng)用“U”型橋臺結(jié)構(gòu)、肋板橋臺結(jié)構(gòu)以及樁柱橋臺結(jié)構(gòu)等。對于條件較為復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境較差的公路橋梁工程，在橋臺設(shè)計中，可以使用“U”型橋臺結(jié)構(gòu)，而且“U”型橋臺結(jié)構(gòu)還可以和其他類型的橋臺結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，以更好的適應(yīng)不同的地質(zhì)環(huán)境情況。

因為在山區(qū)之中，河谷位置處的橫坡多數(shù)都很陡峭，上部結(jié)構(gòu)長短將會在很大程度上影響到橋臺的高度值。在進行橋臺的設(shè)計過程中，要盡量的確保橋臺高度能夠小一些，如此即使橋梁長度有所增加，不過卻更加的利于施工，而且還能夠有效的避免出現(xiàn)質(zhì)量隱患，更有利于公路橋梁工程質(zhì)量的提升。

4 結(jié)語

山區(qū)公路橋梁在設(shè)計過程中存在相對大的難度，以往的設(shè)計工作中存在一些問題，要想使得這些問題得以克服，不僅要求公路橋梁設(shè)計人員全面的了解山區(qū)地形以及地質(zhì)環(huán)境情況，還應(yīng)當根據(jù)不同山區(qū)特點，確保所設(shè)計的方案能夠更好的和山區(qū)地質(zhì)環(huán)境相適宜。另外，設(shè)計人員還應(yīng)當全面考慮公路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計的進一步優(yōu)化，確保公路橋梁工程的質(zhì)量，保證公路橋梁施工以及運行階段的安全性。

[1] 張 鋒.山區(qū)公路橋梁設(shè)計的特點和方法研究[J].交通世界,2017(9):88-89.

[2] 陳曉明.設(shè)計新理念在山區(qū)高速公路橋梁中的應(yīng)用探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2017(2):75-76.

[3] 周澤箭.略論如何優(yōu)化山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計[J].江西建材,2017(23):175,180.

The existing problems of mountainous highway bridge design

Xing Zhishuai

(JinzhongXin’aoTransportationDesignInstitute,Jinzhong030600,China)

Based on the design features and basic function analysis of mountainous highway bridge, this paper discussed the main problems of mountainous bridge highway design, and pointed out the optimization measures of mountainous highway bridge design, hoping to improve the further design quality of mountainous highway bridge, ensured the safety of mountainous highway bridge construction and operation process.

mountain area, highway bridge, design

1009-6825(2017)21-0165-03

2017-05-17

邢志帥(1987- )，男，助理工程師

U442.5

A