山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題研究

宋同祿

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，高速公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，尤其是前兩年實(shí)施的西部大開發(fā)戰(zhàn)略使山區(qū)高速公路建設(shè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。山區(qū)高速公路在修建過程中呈現(xiàn)出復(fù)雜地質(zhì)地形和較多的構(gòu)造物等特點(diǎn)，山高谷深，地形高差大，地面自然坡度陡，大部分路段都以橋梁隧道為主，一條山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)的成功與否，橋梁部分的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。本文圍繞山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，深入分析橋梁設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，以期能為有關(guān)方面的需要提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路；橋梁設(shè)計(jì)；關(guān)鍵問題

中圖分類號：U448.14 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0096-01

1 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)原則

山區(qū)高速公路橋梁將大部分的橋梁類型幾乎覆蓋，通過合理的構(gòu)造處理和可靠的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析能夠確保橋梁結(jié)構(gòu)自身的安全性。受山區(qū)自然條件的影響，還需要對水力、雪載荷、強(qiáng)風(fēng)等因素進(jìn)行綜合考慮，避免山區(qū)橋梁出現(xiàn)穩(wěn)定性和剛度不足。山嶺地區(qū)地形起伏，布設(shè)施工現(xiàn)場具有一定的難度，尤其不利于大型施工機(jī)具的使用。為預(yù)制構(gòu)件提供大型的施工場地基本不可能，另外蜿蜒曲折的山路給運(yùn)輸造成一定困難，在山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)中大跨徑的預(yù)制構(gòu)件受到很大的限制。但是中、小跨徑預(yù)制構(gòu)件有利于施工和節(jié)省造價，在山區(qū)施工中得到廣泛應(yīng)用。山區(qū)高速公路相比于平原地區(qū)，增加了大量的結(jié)構(gòu)物，從而造成施工成本大幅提高。在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)公路橋梁，就需要綜合考慮造價成本，在滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對施工技術(shù)的可行性進(jìn)行考慮。所以，山區(qū)高速公路橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)需要根據(jù)工程所處的施工條件和地理環(huán)境進(jìn)行論證，確保獲得最佳方案，使工程費(fèi)用得到良好控制。

2 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

（1）做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。擴(kuò)大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)目前仍然是山區(qū)高速公路橋梁最常用的基礎(chǔ)。通過長期實(shí)際能夠看出，挖孔樁和鉆孔樁在樁基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用，但是山區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件給施工單位提出了較高的要求，需要施工人員詳細(xì)勘察巖土資料，認(rèn)真分析工程地質(zhì)、水文條件，根據(jù)環(huán)境因素設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。在實(shí)際設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)施工方式時，需要對兩種不同施工方式對于沉淀層厚度的要求進(jìn)行充分考慮，按照施工路段的特點(diǎn)進(jìn)行確定。

（2）注重設(shè)計(jì)理念。受地形條件和地理?xiàng)l件的影響，在設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路橋梁時需要對山地的高度、坡度等因素進(jìn)行綜合考慮。通過長期實(shí)踐能夠看出，與常規(guī)的公路橋梁建設(shè)相比，山區(qū)高速公路橋梁的建設(shè)更容易受地理環(huán)境、氣候情況等因素的影響，具有較大的施工難度和危險性，因此各種影響因素都需要考慮在內(nèi)。所以，在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中，我們需要對工程的設(shè)計(jì)理念加強(qiáng)重視，對先進(jìn)的技術(shù)積極學(xué)習(xí)，同時周全考慮設(shè)計(jì)時對各方面的影響，詳盡的設(shè)計(jì)安排具有較大危險程度的工藝。特殊情況下，需要事先預(yù)防工程施工中可能出現(xiàn)的緊急情況，及時預(yù)測相應(yīng)結(jié)果，并將完備的工程預(yù)險方案制定出來。

（3）加強(qiáng)施工管理。由于山區(qū)地區(qū)本來就是比較陡，容易發(fā)生事故，因此有很多意外情況和交通事故出現(xiàn)在山區(qū)高速公路橋梁施工過程中，因此要對橋梁施工加強(qiáng)管理。在施工過程中，需要安排施工管理人員實(shí)時監(jiān)視和處理各種不專業(yè)或不安全行為。設(shè)計(jì)人員和施工人員在施工過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，嚴(yán)格杜絕有偷工減料行為出現(xiàn)，這同時也要求管理人員對自己的職責(zé)嚴(yán)格履行，將巡查管理工作做好。同時要將一套專業(yè)科學(xué)的巡查管理體系制定出來，讓管理者在工作時能夠有專業(yè)的科學(xué)理論，確保各項(xiàng)工作有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)安全施工。

3 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題

（1）山區(qū)曲線預(yù)制梁橋預(yù)制梁、板布設(shè)。在山區(qū)高速公路橋梁施工中，預(yù)制結(jié)構(gòu)是最常見的橋梁結(jié)構(gòu)。但是，對于預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁來說，它存在一定的局限性，一是預(yù)制橋梁的上部結(jié)構(gòu)需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的長度跨徑。公路工程使用的預(yù)制板、預(yù)制T梁跨徑和預(yù)制小箱梁跨徑都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

所以，如果確定施工方案為預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁時，需要按照標(biāo)準(zhǔn)跨徑布置孔跨；二是將高速公路修建在山區(qū)時，橋梁受地勢環(huán)境影響，通常會有一些曲線半徑存在于平面線型中，在山區(qū)公路橋梁中普遍存在彎橋。所以，施工單位要合理制定方案，科學(xué)布置板梁，充分發(fā)揮預(yù)制結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，確保整體線型能夠滿足平曲線型的布置要求；三是解決好上部構(gòu)造板梁布置和平面區(qū)縣的適應(yīng)關(guān)系。橋位處于平面曲線半徑對橋梁上部結(jié)構(gòu)的平面布置具有較大影響，一般表現(xiàn)為中矢高和內(nèi)外弧差兩個方面。在布置墩臺角度時，受曲率半徑影響，內(nèi)外梁梁長存在一定差異，內(nèi)外梁梁長差隨著半徑的變小而增大。在平行布置墩臺時，中矢高的大小受橋梁平面線形路面平曲線的直接影響。通常來說，橋梁的中矢高如果在10cm以下，則可用按照直線平行布孔，橋梁的中矢高如果在10cm-20cm直接，則在平行布孔以后將橋梁整體向曲線凸出方向移動，中矢高如果在20cm以上則需要按照折線平行布設(shè)，同時要適當(dāng)調(diào)整邊梁翼緣。

（2）橋梁上部結(jié)構(gòu)應(yīng)力設(shè)計(jì)。在山區(qū)高速公路橋梁施工中，對于非標(biāo)準(zhǔn)跨徑的結(jié)構(gòu)，一般采用兩種結(jié)構(gòu)，一種是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆，另一種是鋼筋混凝土現(xiàn)澆橋梁。其中，上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算是現(xiàn)澆橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。按照結(jié)構(gòu)受力情況，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可分為部分預(yù)應(yīng)力混凝土和全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。在計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆梁橋上部結(jié)構(gòu)時，混凝土梁在各種載荷組合作用下，各個截面是不產(chǎn)生拉應(yīng)力的，截面最小應(yīng)力σ≥0MPa。

如果個別截面由于次內(nèi)力的影響無法將拉應(yīng)力消除，則允許存在較小的拉應(yīng)力，但要控制拉應(yīng)力在2MPa以下。與此同時，因?yàn)镃50混凝土有著2.65MPa的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，因此只要將個別截面的拉應(yīng)力控制在2.65MPa以下，混凝土就能夠滿足結(jié)構(gòu)正常使用，不會出現(xiàn)開裂情況。

（3）橋梁下部柔性高墩設(shè)計(jì)。如果山區(qū)橋墩的高度在40m以上時，就需要對橋梁的穩(wěn)定性加強(qiáng)重視，因?yàn)楫?dāng)橋梁具有較高高度時，復(fù)雜的環(huán)境因素會給橋梁造成更大的壓力，直接影響著橋梁的穩(wěn)定性。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)l0/h>30時，構(gòu)件已由材料破壞變?yōu)槭Х€(wěn)破壞。l0/h=30是第一類穩(wěn)定與第二類穩(wěn)定的分界點(diǎn)，因此，施工單位需要對高度的柔性設(shè)計(jì)加強(qiáng)重視，通過柔性高墩的合理設(shè)計(jì)能夠橋梁穩(wěn)定性問題得到有效解決。施工人員除了要考慮高墩橋梁的最大承受極限和橋面承載能力以外，還需要對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)時各個橋墩互相制約等因素進(jìn)行綜合考慮，對整體的橋梁進(jìn)行分析，對下部的高墩的柔性設(shè)計(jì)深入研究。

另外，還需要對漂流物或水質(zhì)腐蝕性影響等外部因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)行配筋計(jì)算和裂縫驗(yàn)算，完成對整個墩臺的下部結(jié)構(gòu)計(jì)算。

（4）山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件橋梁樁基設(shè)計(jì)。在實(shí)際施工中，可能會遇到斜坡、斷層破碎帶、采空區(qū)以及深厚覆蓋層等地質(zhì)條件。以深厚覆蓋層條件為例，較厚覆蓋層分布厚度在50-70m左右，我們在選擇樁基施工方式時需要根據(jù)覆蓋層的厚度進(jìn)行。30m以下厚度的一般是按照嵌巖樁設(shè)計(jì)，超過40m的按照摩擦樁設(shè)計(jì)，大于30m且小于40m范圍內(nèi)的可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平等任意選擇。施工人員需要根據(jù)樁基施工方式來確定樁長，并對側(cè)壁摩阻力的作用進(jìn)行充分考慮，使樁長適當(dāng)減少。與此同時，采用摩擦樁時需要對沉降對上部結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行綜合考慮，特殊情況下上部結(jié)構(gòu)采用簡支結(jié)構(gòu)，從而使沉降對橋梁上部結(jié)構(gòu)的影響有所降低。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著山區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，山區(qū)高速公路有著更高的要求和更大的需求，因此需要通過多種手段使公路的設(shè)計(jì)質(zhì)量得到提高。其中橋梁在山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中占有較大比重，所以要加強(qiáng)對橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題的探索，把握好山區(qū)高速橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，保障山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高山區(qū)高速公路的穩(wěn)定性、安全性和舒適性。

參考文獻(xiàn)

[1]石春瑞.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探討[J].科技與創(chuàng)新，2014（15）：83+87.