探究山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的特點和方法

趙守哲

摘 ? 要：如今，我國高速公路網(wǎng)日益完善，在山區(qū)高速公路工程中，為滿足路線方面的要求，通常會采用布置橋梁的方式，但山區(qū)高速公路橋梁和平原地區(qū)有很大的不同，在實際的設(shè)計過程中，需要在掌握設(shè)計特點的基礎(chǔ)上，采用合理可行的設(shè)計方法，保證設(shè)計的經(jīng)濟性、適應(yīng)性、可行性與安全性。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路 ?山區(qū)橋梁 ?橋梁設(shè)計

中圖分類號：U442 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0024-02

1 ?山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計特點

1.1 跨徑設(shè)計

對橋梁而言，其孔跨為較為復(fù)雜的設(shè)計問題，在設(shè)計中必須遵循因地制宜的基本原則，經(jīng)綜合對比后確定最佳的方案，通常需要考慮以下幾個因素：

其一，必須滿足通航方面的要求，將較大跨徑布置與主河槽，在變遷性河流中，應(yīng)設(shè)置多個通航孔。

其二，規(guī)避地質(zhì)與地形情況較為復(fù)雜的段落。比如在水流比較湍急的段落，能通過對跨徑的適當(dāng)增加來規(guī)避該段落。

其三，保證結(jié)構(gòu)受力科學(xué)合理，尤其是連續(xù)梁結(jié)構(gòu)與連續(xù)剛構(gòu)，必須確?？鐝接辛己帽壤?，使中、邊跨彎矩盡可能相同。

其四，做好經(jīng)濟與工期的對比，根據(jù)現(xiàn)有施工能力確定適宜的跨徑，要做好對工期與經(jīng)濟成本的權(quán)衡。

其五，滿足美觀性要求。對山區(qū)橋梁而言，它主要受地形因素控制，水文控制較少，所以在符合經(jīng)濟性、適用性與美觀性等基本要求的同時，還應(yīng)確保跨徑和地形保持協(xié)調(diào)，以下針對不同常見情況，探究跨徑形式選擇和設(shè)計。

1.2 跨越河流

山區(qū)河流中的比降大多超過0.1%，具有匯流時間相對較短和流速較快等特點，橫斷面以U字形及V字形為主，容易發(fā)生泥石流與塌方，尤其是在峽谷河段，需要避免對水流造成壓縮，力求一孔跨過。而在開闊的河段，如果一孔無法跨過，則需要將墩身設(shè)置在河道保持穩(wěn)定且流速相對較緩的位置。

1.3 跨越深溝

此時應(yīng)以等跨徑布置方式為主，但是要注意不可在溝心處進行墩身的布置，降雨后，沖溝流量相對較大，上游石塊將被沖下，若于溝心處進行墩身的布置，將帶來很大的安全隱患。如果墩高有較大的變化，可采用組合式的跨徑，以此與地形相適應(yīng)。

1.4 跨越泥石流溝

如果橋位必須從泥石流溝上跨越，則不可在溝中進行墩身的布置，這是因為溝中流量很大，會對墩身結(jié)構(gòu)造成很大沖擊，影響下部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對此應(yīng)盡量一孔跨越，并對溝身做適當(dāng)處理，采用設(shè)置護岸及導(dǎo)流槽等有效措施。

1.5 當(dāng)橫斷面存在很大高差，且左、右橫坡相對較陡時

這種情況在當(dāng)前的橋梁設(shè)計工作中越來越常見，是一種多樣性十分顯著的橋位，設(shè)計過程中需要以地形情況為依據(jù)選擇適宜的方案。如果橫斷面上的高差相對較小，同時左、右幅的路基沒有到達挖方段，則可進行不等長設(shè)計，也就是通過錯孔布置與地形相適應(yīng);而當(dāng)橫斷面有很大的高差，且左、右幅的路基是半填半挖時，為有效減少挖方，并考慮填方施工可操作性，采用一半為路基，另一半為橋梁方式，并根據(jù)地形與地質(zhì)條件，采用錨桿或加筋擋墻。

2 ?山區(qū)公路橋梁的設(shè)計方法

由于近年來橋梁事故的頻繁發(fā)生，橋梁在質(zhì)量和安全性方面引起了很多關(guān)注。2012年8月8日，江西廣昌河?xùn)|大橋倒塌，造成了無法估量的經(jīng)濟損失，并造成無辜者生命意外。2012年5月13日，湖南平江大橋在挖泥船的撞擊下突然倒塌。這是由于在橋梁的設(shè)計和施工中沒有合理的橋墩施工方法和設(shè)計思路。

頻繁的橋梁事故對運輸經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。因此，在道路橋梁設(shè)計項目中，必須注重安全性和質(zhì)量。防止沉降的解決方案可總結(jié)如下：

（1）選擇一種合適的軟土層處理方法，并詳細檢查施工效果，合理控制沉降程度。

（2）設(shè)計橋梁樁的鋪設(shè)，為橋梁的承載力打好基礎(chǔ)，并提高道路和橋梁的交通承載力。

（3）注意施工安全，做好基礎(chǔ)工作后繼續(xù)施工。

2.1 優(yōu)選路橋位置

就路橋工程項目而言，橋梁在優(yōu)化設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮橋位選擇以及長度和板局結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化道路和橋梁的位置，可以有效地發(fā)揮其價值和作用。在選擇道路和橋梁的位置時，應(yīng)考慮橋軸和水面的傾斜度，這與道路和橋梁的排水效果有關(guān)。在設(shè)計布局結(jié)構(gòu)時，應(yīng)嚴格遵循協(xié)調(diào)性和科學(xué)性的原則，并應(yīng)保證受力平衡。在橋梁設(shè)計和橋梁長度優(yōu)化中，有必要考慮：

如果橋址面積較小，則橋梁設(shè)計長度不應(yīng)太大。如果橋址面積較大，則為了有效地提高道路橋梁的承載能力，有必要適當(dāng)增加道路橋梁的長度。在設(shè)計規(guī)劃過程中，應(yīng)準確掌握道路橋梁的計算方法，然后通過模型方法準確掌握道路橋梁的長度與面積之間的關(guān)系。

2.2 橋梁樁基的設(shè)計

首先，我們應(yīng)該使用來自單個墩柱實驗的數(shù)據(jù)來粗略評估整個橋梁，并分析墩柱與橋梁沉降之間的關(guān)系。

其次，采用單一類比方法套用計算公式，以模擬在群臺柱的支撐下橋梁的沉降速度，然后在定量比較后進行改進和完善。

最后，我們還需要在施工過程中采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，以防止施工事故的發(fā)生。

沉降控制的負荷樁基被用作基礎(chǔ)土層和承臺上來共同承擔(dān)橋梁的全部荷載。而承臺下地基土與樁之間分擔(dān)負載的基本作用是保證承臺底面長期效應(yīng)組合質(zhì)要大于單個承柱的標準值之和。樁基的計算模式為用樁的應(yīng)力公式計算樁端和樁側(cè)荷載在樁端平面下的附加應(yīng)力，再用應(yīng)力公式計算承臺分擔(dān)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力。

2.3 橋墩設(shè)計

在高速公路橋梁的設(shè)計中，運用最多的有柱式墩、實體式墩、薄壁墩等三種類型的橋墩。這三中橋墩各有其優(yōu)點與不足，我們應(yīng)該按照具體的情況進行選擇。例如：

（1）建造的橋梁跨徑不是很大時，我們一般選擇柱式墩，但是不能太高，因此適合做中小跨徑橋梁的下部結(jié)構(gòu)。

（2）橋墩比較高時，我們選擇實體式墩。這種類型橋墩可以根據(jù)其高度及受力特性驗算確定斷面尺寸，但這種橋墩的建造對地域的要求較高，而且不適宜機械化施工。綜上所述，橋墩的選擇必須綜合考慮經(jīng)濟性、結(jié)構(gòu)安全性及施工方便性等指標。

2.4 橋臺設(shè)計

在山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計中，橋臺的設(shè)計受到山區(qū)地形的限制較大，橋臺設(shè)計是否合適，直接關(guān)系到橋梁的建設(shè)進度、質(zhì)量控制、經(jīng)濟指標等。因此，在橋臺設(shè)計的過程中，我們應(yīng)該按照具體的地質(zhì)、水文、地形情況，選擇不同的橋臺形式，最大限度的確保設(shè)計方案的經(jīng)濟性、安全性、施工可行性。

2.5 基礎(chǔ)設(shè)計

在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中，結(jié)合地質(zhì)情況，近年來大量采用樁基礎(chǔ)。樁徑從1.2～2.0m不等，樁徑、樁長需要根據(jù)項目所在地的地質(zhì)資料進行驗算確定。在設(shè)計中，一定要考慮項目所在地的地質(zhì)水文情況，結(jié)合施工可行性確定樁徑。例如：在山區(qū)缺水的地方，只能采用人工挖孔樁施工的項目，原則上樁徑不得小于1.5m，以確保人工挖樁能正常施工。

2.6 地面高度優(yōu)化設(shè)計

在公路橋梁工程設(shè)計過程中，地基非常重要。設(shè)計路橋結(jié)構(gòu)時，應(yīng)優(yōu)化地基高度。對于地基層，較易受到風(fēng)化影響，如果解決方法不當(dāng)則會影響地基穩(wěn)定性，比如地基軟化會影響路橋的高度，而且地基也容易崩塌。一般而言，地基土層的風(fēng)化性泥巖較為常見，橋位處墩臺基礎(chǔ)底面土層的構(gòu)成多為外露浸水后易軟化以及崩解強度會迅速降低的強風(fēng)化泥巖層。

3 ?結(jié)語

綜上所述，在山區(qū)高速公路中，橋梁工程的設(shè)計不僅復(fù)雜多樣，而且具有很大的特殊性，怎樣在實際設(shè)計過程中做到靈活把握，需要全體設(shè)計人員的重視與思考。本次淺顯的分析介紹了在山區(qū)橋梁設(shè)計中可采用的方法及遵循的原則，以此為實際的設(shè)計工作提供可靠參考依據(jù)，但還有很多問題值得人們?nèi)ニ伎己徒鉀Q，從而進一步提高山區(qū)橋梁設(shè)計技術(shù)水平。

參考文獻

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