山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題優(yōu)化分析

張建

摘? 要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)于我國(guó)國(guó)內(nèi)的交通提出了更高的要求。規(guī)劃與布局山區(qū)高速公路網(wǎng)絡(luò)是打通我國(guó)公路交通瓶頸的關(guān)鍵一環(huán)，同時(shí)也是帶動(dòng)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略布局。高速公路橋梁作為山區(qū)高速公路建設(shè)中的重要組成部分對(duì)于高速公路建設(shè)有著極為重要的意義。由于山區(qū)地形條件、地質(zhì)以及水文條件等都與平原地區(qū)有著明顯的差異從而對(duì)山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計(jì)建設(shè)帶來(lái)了不小的難度。文章在分析山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路橋梁;設(shè)計(jì);優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U441? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）16-0086-02

Abstract： The rapid development of economy has posed higher requirements for domestic traffic in our country. The planning and layout of highway network in mountain areas is not only a key link to break through the bottleneck of highway traffic in our country， but also an important strategic layout to promote the economic development of mountain areas. As an important part of mountain highway construction， highway bridge is of great significance for highway construction. Because the topographic conditions， geological and hydrological conditions in the mountain area are obviously different from those in the plain area， which brings great difficulty to the design and construction of highway bridges in the mountain area. Based on the analysis of the key points of highway bridge design in mountain area， this paper analyzes and expounds how to optimize the design of highway bridge in mountain areas.

Keywords： mountain highway bridge; design; optimization

前言

我國(guó)地形結(jié)構(gòu)分明，東部沿海及中部地區(qū)主要以平原為主，而西南地區(qū)、黃土高原等區(qū)域則主要以山區(qū)丘陵為主。長(zhǎng)期以來(lái)受交通影響上述區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展明顯滯后。在十三五規(guī)劃中國(guó)家將上述區(qū)域高速建設(shè)列入了規(guī)劃，以交通帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。山區(qū)高速公路橋梁是高速公路建設(shè)中的重點(diǎn)，尤其是在上述地形、水文、地質(zhì)等都較為復(fù)雜的區(qū)域，為保證山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)質(zhì)量需要做好山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計(jì)工作。

1 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)總原則

山區(qū)高速公路橋梁面臨的環(huán)境更加復(fù)雜從而對(duì)山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性、構(gòu)造處的科學(xué)處理以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行細(xì)致的分析計(jì)算，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)于橋梁的貨載、恒載、施工載荷、地震載荷等與平原高速公路橋梁設(shè)計(jì)相一致，在計(jì)算中需要考慮到強(qiáng)風(fēng)載荷、水力、凍脹力以及風(fēng)雪等自然因素對(duì)于山區(qū)高速公路橋梁的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，受山區(qū)地形、走向、跨度等因素的限制，山區(qū)高速公路橋梁多采用的是高墩大跨結(jié)構(gòu)，加之山區(qū)缺乏合適的施工場(chǎng)地，不利于大型施工機(jī)具的進(jìn)入與使用，大跨徑預(yù)制構(gòu)件的進(jìn)入將受到極大限制。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)選擇中盡量采用中小跨徑預(yù)制構(gòu)件。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)需要從施工難度、橋型的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等多個(gè)方面進(jìn)行綜合性的考慮論證用以獲得山區(qū)高速公路橋梁的最佳設(shè)計(jì)方案。此外，山區(qū)高速公路中附加有相當(dāng)多的小型構(gòu)造物，其位置和設(shè)計(jì)的科學(xué)性都直接或間接影響著山區(qū)高速公路橋梁橋梁設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中需要對(duì)布設(shè)結(jié)構(gòu)物的科學(xué)性引起足夠的重視。此外，山區(qū)植被恢復(fù)較慢，一旦破壞無(wú)法快速恢復(fù)，在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中盡量避免大填特挖對(duì)山區(qū)生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性破壞，而是應(yīng)當(dāng)在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中考慮到環(huán)境保護(hù)、生態(tài)協(xié)調(diào)、減少污染等方面。

2 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)

山區(qū)高速公路橋梁相較于平原公路橋梁更加復(fù)雜，受山區(qū)地形限制公路橋梁需要在公路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝方面進(jìn)行更多的優(yōu)化以便確保公路橋梁能夠具有良好的質(zhì)量。為確保公路橋梁設(shè)計(jì)能夠取得良好的設(shè)計(jì)效果在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中需要注意以下幾方面的關(guān)鍵點(diǎn)：山區(qū)曲線預(yù)制梁、橋梁、橋板的布設(shè)、橋型、高墩結(jié)構(gòu)、布設(shè)、結(jié)構(gòu)、防滑坡。

2.1 山區(qū)高速公路橋梁橋型選擇

山區(qū)地區(qū)地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在公路橋梁的設(shè)計(jì)中需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是需要選擇合理的公路橋梁橋型，合理的橋型選擇將有助于降低橋梁的施工難度、成本。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)所使用的橋型將囊括所有類型，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，從難度、成本等方面進(jìn)行綜合性考慮與選取。

2.2 橋梁高墩設(shè)計(jì)

山區(qū)高速公路橋梁多數(shù)采用高墩、大跨橋式結(jié)構(gòu)，橋墩的穩(wěn)定性對(duì)山區(qū)高速公路橋梁的安全性至關(guān)重要。在高墩設(shè)計(jì)中需要對(duì)高墩地址、結(jié)構(gòu)、形式、強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算分析，確保橋梁的安全性。同時(shí)對(duì)于墩臺(tái)的角度也要引起足夠的重視，墩臺(tái)角度設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循以下特點(diǎn)：橋墩中心線與交點(diǎn)處切線所成角度完全相同，橋墩、橋臺(tái)中心線互不平行，各橋墩蓋梁長(zhǎng)度完全相同，曲線引起的每片梁長(zhǎng)度變化靠預(yù)制梁自身長(zhǎng)度調(diào)整，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意保障兩端伸縮縫的平行，墩臺(tái)角度多采用的是等90°布設(shè)，此種布設(shè)方法多應(yīng)用于跨徑較大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的公路橋梁。墩臺(tái)等角度布設(shè)圖如下圖1所示。

2.3 橋梁曲線預(yù)制梁、板設(shè)計(jì)布設(shè)

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)中需要將預(yù)制完成的梁、板架設(shè)到橋梁下部的基體槽中，受橋梁結(jié)構(gòu)、形式的影響，橋梁梁、板的曲形結(jié)構(gòu)需要借助橋梁墩臺(tái)的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意到這一點(diǎn)。

3 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理念

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)理念也隨之發(fā)生改變，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)需要從安全、舒適、環(huán)保、和諧的理念出發(fā)，完成對(duì)于山區(qū)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)、跨度、路基等的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在山區(qū)高速公路橋梁橋墩選型上需要從河谷橫坡陡峭環(huán)境出發(fā)，做好橋墩類型與橋墩高度的優(yōu)化，將橋臺(tái)的垂直高度降低到一個(gè)合理的范圍內(nèi)，降低橋臺(tái)高度雖然會(huì)增加山區(qū)路面長(zhǎng)度，但是隨著橋臺(tái)高度的降低山區(qū)高速公路橋梁的施工難度也呈幾何級(jí)降低，對(duì)于山區(qū)高速公路橋梁的成本控制、工期、施工安全性都有著極大的作用。山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中還注意做好地形影響因素的考慮，一般通過(guò)制定橋梁跨越方案弱化地形因素會(huì)優(yōu)化橋梁設(shè)計(jì)的影響。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中橋梁跨度需要按照前后段山區(qū)公路工程造價(jià)來(lái)調(diào)節(jié)橋梁位置，調(diào)整優(yōu)化橋梁設(shè)計(jì)。橋梁路基直接影響著橋梁的施工質(zhì)量，對(duì)于橋梁路基采用何種形式及結(jié)構(gòu)需要結(jié)合橋梁的選址、地質(zhì)情況進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化，做到經(jīng)濟(jì)性與安全性、穩(wěn)定性的統(tǒng)一。

3.2 山區(qū)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

山區(qū)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化關(guān)鍵是處理好橋梁下部與上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，將山區(qū)高速公路橋梁的主跨徑與墩高的比值控制在0.809±0.191的區(qū)間范圍內(nèi)，注意控制地形起伏對(duì)于橋梁整體美感的影響。此外，橋梁跨徑應(yīng)盡量保持統(tǒng)一，避免頻繁變化。在跨徑組合使用上可以選用20m-30m、30m-40m的組合。做好橋梁上部構(gòu)造與橋梁整體平面曲線的優(yōu)化，以橋梁平面曲線半徑的變化為基礎(chǔ)調(diào)整橋梁內(nèi)外梁長(zhǎng)，在橋梁梁長(zhǎng)不變的基礎(chǔ)下使得橋梁的帽梁、封錨端適當(dāng)加長(zhǎng)。對(duì)于山區(qū)高速公路橋梁下部的設(shè)計(jì)優(yōu)化集中在橋墩、橋臺(tái)部分。對(duì)于高度在25m以下的橋梁橋墩選用的是柱式橋墩，這一橋墩形式能夠在25m以下的山區(qū)高速公路橋梁對(duì)接中實(shí)現(xiàn)下部與上部結(jié)構(gòu)的良好對(duì)接，同時(shí)柱式橋墩能夠在山區(qū)高速公路橋梁使用中發(fā)揮出良好的抗壓效果。橋墩高度在25m-40m時(shí)主要選用的是厚板式實(shí)心橋墩，這一結(jié)構(gòu)形式能夠在山區(qū)復(fù)雜多變的地形與氣候條件下保持受力均勻，具有較高的安全性與可靠性。對(duì)于橋梁高度在40m以上的，應(yīng)以薄壁式空心橋墩形式為主，在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中選用何種形式的橋墩需要結(jié)合山區(qū)高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)、墩高以及周邊的地形情況進(jìn)行綜合考慮。橋臺(tái)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中重力式U型橋臺(tái)能夠發(fā)揮出良好的功用，U形橋臺(tái)使用的最大優(yōu)點(diǎn)在高度較低（不超過(guò)10m），填土高度在10m以內(nèi)，簡(jiǎn)化了施工工藝和施工難度。

3.3 做好橋梁方滑坡的設(shè)計(jì)優(yōu)化

方滑坡主要用于防止滑坡。在方滑坡設(shè)計(jì)中需要做好減載、反壓、地面排水等技術(shù)等的綜合使用，完成對(duì)于滑坡體的治理。施工應(yīng)盡量放在旱季進(jìn)行避免破壞滑體的穩(wěn)定性。在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中無(wú)法避讓滑體時(shí)，應(yīng)首先對(duì)滑體進(jìn)行防護(hù)加固。反壓、減載是兩種應(yīng)用效果較好的土石方處理措施，能夠在應(yīng)急搶險(xiǎn)和永久性工程中都發(fā)揮出良好的效果。選用何種方滑坡設(shè)計(jì)需要結(jié)合滑體的實(shí)際情況、地形進(jìn)行綜合性考慮。

4 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)難度大、技術(shù)要求高，山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)中涉及到地質(zhì)、地形、風(fēng)力、環(huán)境、氣候等多方面的因素。在設(shè)計(jì)中需要從施工可行性、難度、成本等方面進(jìn)行綜合性的考慮。本文在分析山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了分析介紹。

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