探讨高速公路桥梁设计及应用

摘要：高速公路桥梁设计是高速公路设计的重中之重，高速公路桥梁设计在不同的地形条件下其设计与施工均存在差异性，本文简单论述了高速公路桥梁设计方面的要点及方案的选择依据，并提出了高速公路桥梁设计和施工中应该注意的几个细节问题。

关键词：高速桥梁设计环境配合安全性和耐久性

Abstract: highway bridge design is the top priority of the expressway design, highway bridge design in different terrain the design and construction conditions there are differences, this paper discusses the simple highway bridge design essentials and scheme selection basis, and put forward the highway bridge design and construction should pay attention to several details.

Keywords: high speed bridge design environment cooperate with security and durability

中图分类号： U448.14文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国对交通基础设置建设的大力投入，高速公路建设也进入快车道。由于地形、地貌和地质、水文条件复杂，地势起伏大，桥梁长度占路线总长度的比例也大，这些都对高速公路桥梁设计的技术、安全、环保等方面提出了越来越高的要求。因此，高速公路的桥梁设计是整个高速公路设计的难点和重点。

高速公路的桥梁设计要点

由于高速公路与山区地区的高速公路在地形、地质、水文等条件上有着很大的差别,因此我们在桥梁设计时要高度重视以上这些差别,特别是在地形、地质方面,有时同一座桥在纵桥向的地质变化很大,在横桥向的地形变化很大,如不重视, 很容易出现差错,因此在设计前一定要认真收集设计资料,做到心中有数,有条件时设计人员最好到实地调查一下。

由于高速公路的地面高差变化大,材料、机械运输困难,施工条件差。所以我们在设计时必须要因地制宜,一定要考虑到施工的可行性,尽量给施工带来方便。为了保证工程质量,节省工程造价,方便施工,桥梁设计可采用灵活多变的形式。

桥梁设计要遵循“适用、安全、经济、美观、环保”的基本原则。现在随着国民经济的发展,“美观和环保”已受到越来越多的重视和关注。桥梁设计在注重安全性、舒适性、和耐久性的同时,应引入环保、美化、人文的概念,把高速公路桥梁的景观设计作为一项重要内容加以考虑,在保证桥梁使用功能要求的原则下,要尽可能地考虑到使建成后的桥梁与周围环境相协调,不创新思路,全方位、多角度地展示桥梁景观造成原有环境的破坏。设计时应开拓艺术的美学效应,开发景观资源,同时应维护生态平衡,保护珍稀动、植物及特有的地质风貌,杜绝声、光、电对环境的“污染”,桥梁涂装色彩选择时不但要考虑与周边环境色调、桥梁造型相协调,还要考虑桥梁所在地区的民风、民俗。

桥梁设计中的安全性和耐久性问题

桥梁设计中安全性和耐久性差的原因分析

方案设计不合理

结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。然而在桥梁设计时，许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，冗余性小，有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大，有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小，钢筋直径过细、构件截面过薄，这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。不少桥梁虽然满足了设计规范的强度要求，仅用了5年～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。

设计理论不够完善

国内的结构设计过程中，考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现，重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注。既没有明确提出使用年限的要求。也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发，结构使用性能差，使用寿命短的不良后果。

提高公路桥梁安全性和耐久性的设计方法

满足结构混凝土耐久性的基本要求，重视桥梁的耐久性方案设计。提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外，要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。

加大钢筋的混凝土保护层厚度，加强构造配筋，防止和控制混凝土裂缝。加大钢筋的混凝土保护层厚度，是保护钢筋免于锈蚀，提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝，除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外，更重要的是要采取构造措施，控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。

加强桥面铺装层的防水设计。桥面铺装层应采用密实性较好的C30以上等级的混凝土，混凝土铺装层内应设置钢筋网,防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料，都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层，特别是连续梁（或悬臂梁）的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外，还需加强泄水管设计，应特别注意泄水管周边的构造细节处，加强伸缩缝处的排水设计，防止水分从伸缩缝处渗入梁内。加强伸缩缝处的排水设计，防止水分从伸缩缝处渗入梁内。

充分重视桥梁的超载问题。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。

桥梁设计与环境配合

桥梁设计从一开始就应考虑桥梁的安全及桥梁建成后对地质、环保、造价等各方面的影响，在此基础上，选择合理的桥梁基础型式。这里特别需要注意的两个问题是：

随着桥梁桩基础在公路桥梁的广泛应用,桩基成孔技术和手段越来越丰富，工程成本越来越小，工程质量越来越高，特别是在强度高且不透水的地质条件下，挖孔桩已被广泛应用。扩大基础施工工期长、费用高，基坑开挖量工程量大，对地面破坏大，从受力条件看多可用嵌岩桩结合挖孔施工代替。因此，梁式桥梁选择基础方案时慎用扩大基础。

在桥梁的建设中尤其要注意与环境的配合。由于横、纵断面变化较大且地质条件复杂，往往造成开挖面很大，严重破坏地表，因此使用上应更灵活一些，将基础根据实际地形做变化灵活的设计，可减小开挖面。还有就是桥梁在能够保证施工必须的场地和便道条件以及桥梁结构安全时，尽量不要砍伐征地范围内的树木。

结语

高速公路桥梁设计在不同的地形条件下其设计与施工均存在差异性，应综合考虑结构安全性、行车舒适性、经济合理性、施工便利性、环境协调性等各种因素。设计者应结合高速公路桥梁特点合理地进行桥梁设计，综合考虑水文、地质、环境、施工、交通运输等等方面,综合考虑反复比较，提出最佳的方案。

参考文献

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