道路橋梁路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王輝

摘 要：城鎮(zhèn)地區(qū)目前的交通量較大，道路橋梁工程投入使用后的質(zhì)量水平與安全性對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著直接影響。所以必須重視路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)時(shí)，要綜合考慮當(dāng)?shù)氐慕煌ㄌ攸c(diǎn)、自然環(huán)境等因素采用適合的結(jié)構(gòu)類型，并且分析其結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，制定合理的設(shè)計(jì)方案，遵循相關(guān)規(guī)范要求展開施工，確保道路橋梁驗(yàn)收合格，可達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；路面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1道路橋梁路面結(jié)構(gòu)特征

我國(guó)國(guó)土面積廣闊，各地區(qū)的地質(zhì)條件、環(huán)境氣溫等存在較大的差異。因此，在高速公路建設(shè)過(guò)程中，需要全面檢查施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，從而得出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，確認(rèn)最終的設(shè)計(jì)方案。隨著我國(guó)交通線路的發(fā)展與進(jìn)步，每年對(duì)舊路面的改造力度都非常大，新建工程也在不斷增加。在舊路面改造過(guò)程中，原有公路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的運(yùn)輸需求，需根據(jù)車輛及平均載荷量，對(duì)路面結(jié)構(gòu)重新規(guī)劃。而新建工程中，設(shè)計(jì)人員需深入預(yù)測(cè)及分析該路線的車輛通行量及載荷量，再根據(jù)施工區(qū)域的特征，制定科學(xué)合理的路面結(jié)構(gòu)。

2道路橋梁路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求與重要性

2.1道路橋梁路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

為滿足人們?nèi)找嬖黾拥慕煌ㄟ\(yùn)輸需求，道路橋梁路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求也有所提高，在運(yùn)用先進(jìn)手段施工與管理的同時(shí)，還要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。具體而言，需達(dá)到的設(shè)計(jì)要求共包括以下幾點(diǎn)：首先，對(duì)水泥與水有較大的需求量。通常情況下，進(jìn)行一公里的水泥混凝土路面施工，需使用水泥與水的用量大約為400t與250t。其次，有較多接縫。因?yàn)榈孛娼Y(jié)構(gòu)有較多接縫，所以相比于瀝青路面，混凝土路面的平整性與行車舒適度較差。再次，路面標(biāo)線效果不佳。因?yàn)樗嗷炷恋念伾簧?，所以路面以及?biāo)線間無(wú)明顯對(duì)比度，經(jīng)常發(fā)生交通事故。最后，發(fā)生損壞后難以維修。水泥混凝土路面亮度不高，且只有狹窄的施工空間，不利于施工和組織交通，所以路面受到損壞后難以盡快完成維修。

2.2道路橋梁路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

以往在設(shè)計(jì)道路橋梁的路面結(jié)構(gòu)時(shí)，通常是結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)初步制定方案，涉及選擇材料、結(jié)構(gòu)尺寸、制造工藝、總體布置等；然后要整體分析結(jié)構(gòu)；最后通過(guò)力學(xué)分析判斷設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的可行性，再結(jié)合實(shí)際情況加以修改。然而該方法在檢驗(yàn)施工設(shè)計(jì)方案的安全性和可行性方面的準(zhǔn)確性不高，難以實(shí)習(xí)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，使人們對(duì)路面結(jié)構(gòu)日益提高的設(shè)計(jì)需求得到滿足，所以要直接根據(jù)實(shí)際情況展開結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。

3道路橋梁路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁上部結(jié)構(gòu)的承載力主要由主梁結(jié)構(gòu)承擔(dān)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其可承受的能力范圍進(jìn)行充分考慮，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況加以分析，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)的常用方法包括箱型設(shè)計(jì)與T型設(shè)計(jì)兩種。然而在箱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主梁中各部分結(jié)構(gòu)的片數(shù)與間距需達(dá)到的要求較高，而且二者間存在制約關(guān)系，即主梁間距大就要增加片數(shù)，間距小則減少片數(shù)。另外還需考慮主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用材料的規(guī)格大小及高度，根據(jù)規(guī)范要求計(jì)算荷載，按得到的承載力大小布置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這種情況下可運(yùn)用扛桿原理計(jì)算確保主梁均勻受力，避免發(fā)生偏重偏壓的情況。在設(shè)計(jì)主梁結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮的一個(gè)主要因素就是結(jié)合受力情況科學(xué)計(jì)算，在計(jì)算時(shí)除了要從內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)入手，更高對(duì)不同截面與主梁結(jié)構(gòu)間的合理設(shè)計(jì)加以考慮，分析不安全受力因素，提高主梁結(jié)構(gòu)的合理性與穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)裝配式簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)使，除了要能運(yùn)輸和吊裝預(yù)制獨(dú)立構(gòu)件，還要能在施工現(xiàn)場(chǎng)拼接制梁并安裝。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，要采用先進(jìn)的施工工藝，確保設(shè)計(jì)要求得到滿足，同時(shí)這種方法能夠大大減少原材料與勞動(dòng)力用量，節(jié)約了資金成本，使工作效率得到了提高，為施工質(zhì)量提供了保障。除此之外，氣候因素、地質(zhì)因素等并不會(huì)影響施工過(guò)程，憑借種種優(yōu)勢(shì)，裝配式簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)在道路橋梁建設(shè)中得到了推廣應(yīng)用。

3.2橋臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)時(shí)需要著重考慮如何選擇型式。裝配式簡(jiǎn)支橋梁的主要橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式共三種，分別為埋置式橋臺(tái)、鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)與輕型橋臺(tái)。輕型橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)主要是體積小，可被設(shè)計(jì)為翼墻結(jié)構(gòu)，用于擋土。設(shè)計(jì)鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)時(shí)，可在橋梁護(hù)坡內(nèi)埋置抬身，從設(shè)計(jì)方面而言，不僅能上部荷載對(duì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的作用力減少，還能確保橋臺(tái)處有足夠的預(yù)留空間。然而，在某種意義上，因?yàn)闃蚺_(tái)前的護(hù)坡是應(yīng)用片式混凝土制成的永久性設(shè)施，主要用于防護(hù)工作表面，發(fā)生洪水時(shí)容易被沖毀并裸露臺(tái)身，所以設(shè)計(jì)時(shí)需要驗(yàn)算有關(guān)的穩(wěn)定性與強(qiáng)度。按照給出的起點(diǎn)和中點(diǎn)，對(duì)直線距離與需要展現(xiàn)長(zhǎng)度加以分析，確定適合的控制點(diǎn)。從各種可能的路線走向中，選出可行性較高的方案，并在圖紙上定線。定線步驟共兩個(gè)，第一，在小比例尺地圖（比例尺1∶10000）上研究起點(diǎn)和終點(diǎn)間的路面整體布局，確定中間控制點(diǎn)。結(jié)合相鄰控制點(diǎn)間的農(nóng)田、地質(zhì)、地貌、地形等情況，劃分出地勢(shì)平緩的山坡順直地帶，找出各種可行方案。第二，若地形為山嶺重丘，要以縱坡度作為定線的主導(dǎo)；若地形為平坦的平原微丘區(qū)域，要以路線平面線作為定線的主導(dǎo)。最后找出公路的中線位置。

3.3結(jié)構(gòu)層材料的設(shè)計(jì)

由于在建設(shè)市政道路時(shí)，優(yōu)秀性需要多方面考量，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)市政道路的要求也要有所增加，從而造成在對(duì)市政道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，過(guò)多的要求忽略了施工質(zhì)量可行性，市政道路的質(zhì)量的設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到整個(gè)道路工程的人身安全，具不完全統(tǒng)計(jì)40%的工程事故來(lái)自于設(shè)計(jì)不合理造成的安全隱患，設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系到整個(gè)道路的使用，影響整個(gè)道路建設(shè)因素還很多，例如：時(shí)間不足、沒(méi)有實(shí)地考察、設(shè)計(jì)師專業(yè)水平能力較低。

而目前我國(guó)市政道路路面設(shè)計(jì)非常新穎，所以在對(duì)市政道路路面設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行確定，很對(duì)于市政道路主要結(jié)構(gòu)材料為混凝土、瀝青等材料，但是在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題。材料的選用還是比較傳統(tǒng)的，道路施工的建設(shè)需要更加安全保障的材料才能保證其安全，隨著國(guó)家的發(fā)展，新型材料的跌出不窮，然而一些采購(gòu)人員對(duì)材料認(rèn)識(shí)不足，不能對(duì)新型材料更好的把控，導(dǎo)致整個(gè)工程質(zhì)量下降，使用劣質(zhì)的材料導(dǎo)致市政道路施工過(guò)程中存在一定的質(zhì)量問(wèn)題，甚至可能出現(xiàn)更大隱患，由于該工程較為巨大，容易使承包商被利益所驅(qū)使，隨意使用一些假冒偽劣的材料和設(shè)備，使得這些材料與設(shè)計(jì)有很大的不配套，影響整個(gè)工程質(zhì)量導(dǎo)致工程失敗。而路面需要承受較大行車壓力，所以需要采用一些材料增大路面承受能力。

3.4結(jié)構(gòu)層組合的設(shè)計(jì)

在市政道路路面設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將路面三層全面考慮，而最上層為表層，但是表層需要承受較大壓力，所以表層也容易出現(xiàn)一些裂縫，而下層、中層具有較強(qiáng)抗裂功能，所以需要對(duì)表層進(jìn)行優(yōu)化，而一般地質(zhì)中水文狀況比較小，所以要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，而城市道路一些道路車流量多少要根據(jù)所處位置，所以要滿足最大抗壓標(biāo)準(zhǔn)，而材料使用及承受能力需要全面考慮進(jìn)去。

結(jié)束語(yǔ)

伴隨著我國(guó)交通運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的逐漸完善，道路橋梁對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響在逐漸增大，帶動(dòng)車流量的增加，且運(yùn)輸量也隨之增加，給路面造成了較大的影響，因此必須重視道路橋梁路面的設(shè)計(jì)，基于此本文從道路橋梁路面結(jié)構(gòu)特征入手，闡述了道路橋梁路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求與重要性，最后詳細(xì)介紹了道路橋梁路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望對(duì)相關(guān)人員有所幫助。

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（作者單位：沈陽(yáng)市中乾道橋工程有限公司）