山区中小跨径桥梁设计要点

摘要：目前我国公路桥梁正处在快速发展时期，中小跨径桥梁结构相对简单，施工技术成熟，设计难度较小，是公路桥梁广泛应用的桥型。本文主要对山区中小跨径桥梁设计要点进行了简要分析。

关键词：中小跨径桥梁；桥梁工程；桥梁设计

中图分类号： TU997文献标识码： A

引言

随着中国公路建设的大发展，山区高速公路项目越来越多，由于山区地形地质条件复杂，往往桥梁隧道总长度占路线长度的比例很大，有的山区高速公路桥隧比例高达80%，那么要设计一条方案合理、经济可行的山区高速公路，桥梁部分就显得尤为重要。

一、总体原则

一般而言，桥梁结构形式的选择应遵照“安全、适用、美观、经济”的原则，结合路线线形及桥址地形、地貌、地质、河流形态、构造物、被交线、材料状况、自然环境等因素综合考虑。对于山区高速公路桥梁而言，还应着重考虑施工难易程度、山区地质病害及环境保护等影响因素。归纳总体原则如下：

1、特大、大桥桥位在服从路线总体走向的前提下，应作为路线的控制点，与路线综合考虑；应主动从桥梁专业角度出发，提出合理的路线方案优化建议。

2、桥梁跨径选择应注重高跨比的协调，合理选择经济、美观的高跨组合形式，尊重工程与生态环境的协调统一。

3、力求形式统一，采用标准化、装配化、工厂化生产程度较高的结构形式，以方便施工、缩短工期、降低造价。

4、应根据地形、地貌、地质合理布设桥跨，避免由于跨径选择不合理、墩台位置不当而造成墩台位置大开挖，诱发山体新的工程地质病害。

5、一般情况下应尽量少布设斜交桥梁，特别是斜45°桥梁，可采用两幅错孔布置、加大跨径、改移水沟、机耕道等方法处理。但当桥梁与河流斜交时，为减少桥墩阻水，桥梁可采用斜桥斜做、顺弯设置。

二、中小跨径桥梁设计的思考

1、设计总结

（1）设计标准。在桥梁设计中，首先应对桥梁的荷载情况进行分析，了解桥梁的最大荷载需求。桥梁设计荷载主要包括偶然荷载、可变荷载和永久荷载三种，其中，对桥梁荷载影响最大的是可变荷载，汽车荷载是可变荷载中最重要的一种。在桥梁设计中，我国对桥梁荷载的实际情况没有进行深入的分析，导致荷载不匹配、不对应问题，造成实际需求荷载超过了桥梁设计荷载的标准，桥梁的超负荷运行，对桥梁质量造成损伤。与国际相比，我国桥梁设计中，车辆荷载的安全系数较低，而与此同时，我国在计算桥梁构件的实际承载力时，材料设计强度的规定偏高，导致我国桥梁设计的承载能力偏低。

（2）设计理念。在桥梁施工过程中，预应力混凝土和钢筋混凝土的桥梁结构应按照桥梁的实际承载力进行施工作业，但在施工过程中，施工人员往往从承载极限出发，对结构抗力情况没有进行考虑，影响了桥梁结构的整体性能。因此，在桥梁施工过程中，应从结构的承载极限出发，分析结构的使用性能，增强桥梁结构的使用性能和耐久性。

（3）设计方法。首先，在桥梁设计时，由于过分依赖于计算机软件，设计细节计算工作中存在很多问题。设计过分相信标准图，即使发现标准图有问题时，也没能及时提出改进意见。其次，过分遵从设计规范，在设计中以满足规范为主要目标。桥梁结构设计只是桥梁结构的在建状态，并非桥梁寿命周期的整体设计，因此，在结构设计中，虽然符合设计标准及受力要求，但仍然存在很多问题。再次，设计的整体理念不强，缺乏系统性和整体性。由于受力路线及结构计算的不明确，导致桥梁结构的局部受力偏大。加之设计构件的单图绘制，钢筋冲突的情况经常发生，增加了施工难度，也导致钢筋错位、混凝土浇筑及密实不足等问题。最后，在桥梁设计中，没有考虑后期养护维修问题。如支座的垫石太低，为支座检查及更换增加了难度。

2、设计建议

（1）对设计标准的新认识。在设计标准上，应从国家和行业规定出发，严格执行工程设计标准。由于规定的设计标准一般为最低标准，因此，在桥梁设计中，必须满足规范规定的最低标准。然后根据工程的特点，明确指定各项指标应达到的设计标准。同时，随着社会发展的变化，设计标准也会发生相应的变化，工程设计人员应及时掌握最新设计标准的相关规范，保证桥梁设计的合理性。（2）设计应遵循“以人为本”的理念。在桥梁设计中，设计人员应遵循“以人为本”的理念，从桥梁的整体性出发，考虑桥梁结构的受力情况，在标准图基础上，结合工程实际的特点，对桥梁结构进行整体性设计。同时，应根据工程实践的反馈信息，发现设计标准图中所存在的问题，及时更新和改进设计标准图，最大限度地满足工程设计的需要。

（3）对常见结构类型的中小跨径桥梁的建议。首先，装配式空心板的设计。由于装配式空心板桥梁结构自身的缺陷，难以发挥铰的作用，因此在设计时应特别重视深铰缝的设计，以减小预制板铰缝的剥落和开裂，采用整体性能好的钢筋网以增强桥面的整体性，保证铰结构的整体性能。其次，装配式T梁和箱梁的设计。应加强T梁的横向整体性，由于扁锚负弯矩的预应力存在问题，导致该桥梁结构存在问题。因此，应以钢筋来弥补预应力不足，以圆锚体系代替扁锚体系，以保证桥梁所需的预应力。

三、中小跨径桥梁设计的应用

1、装配式空心板桥

装配式板桥的结构非常简单，且经济性较好。在桥梁建造中，可以采用应力混凝土和钢筋混凝土的结构，做成空心和实心板桥，以就地现浇的方式来适应弯、斜、坡等各种形状，在建造高度有限的中小跨径桥梁时非常适用。从目前公路桥梁来看，高度低于20m的中小跨径桥梁一般为空心板结构。但在公路桥梁维护中，由于空心板铰缝混凝土的体积较小，混凝土质量参差不齐，加之施工条件较差，导致桥梁质量存在着很多问题，如板底裂缝、桥面开裂、混凝土剥落、铰缝开裂等。在计算过程中，空心板的计算结构模式是成立的，但随着铰缝混凝土脱落，计算结构的模式逐渐失效，单板受力状态出现，从而导致空心板中线薄弱处开裂，影响了桥梁的质量。

2、装配式T桥梁

该桥梁结构主要有简支结构和连续结构。简支结构以桥面的连续解决桥梁伸缩缝问题，但简支结构有很大的不足，桥梁的横向联系弱、整体刚度较小、伸缩缝较多、抗震能力弱、支座容易的受损等。因此，在现代桥梁设计中，一般采用连续结构，连续结构由于受力好、分布均匀，因而抗震性及耐久性都有了很大的提高。同时，连续结构的伸缩缝较少，车辆行驶的路况较好，减少了桥梁维护的工程量，连续结构的T桥梁造型的美观性也较好。

在装配式T桥梁设计中，也存在着一些问题，以支座设置为例，支座有双支座、单支座两种，在现行的规范中，规定在纵桥向应设置一个支座，因而导致了施工中的很多问题。如桥梁结构的整体转换中，纵向整体工序的湿接头的体积较小，钢筋连接及混凝土的质量难以保证，导致桥梁质量存在问题。支座设置转换的繁琐，增加了施工工序，施工环节的质量也存在着很大的差异。

3、装配式小箱梁

该桥梁结构由于安装工艺及施工工艺简单、抗震性好及工程造价低等特点，在中小跨径桥梁中被广泛使用。该桥梁结构有以下特点：桥梁高度比跨径相同的T梁低，能降低填土高度，从而降低工程造价。同时，其横向整体性较好，跨越能力较强，行车舒适且后期的养护费用较低，结构稳定。该桥梁结构也存在着一些问题：如在施工过程中，由于墩顶扁锚的预应力体系不足，导致负弯矩的预应力效应没有达到设计的要求，从而使该桥梁结构成为一种特殊的准连续结构，但负弯矩预应力没有达到要求时，增加了主梁正弯矩值，降低桥梁结构的整体安全度，影响了桥梁的质量。

四、结束语

山区高速公路通过区域往往地质复杂、地形多变，桥梁设计应本着“安全、适用、经济、美观”的原则进行。中小跨径预制装配式桥梁的广泛采用，能较好地适应山区地形复杂、施工条件差等客观因素，加之此类桥梁上下部构造造型简洁，运用得当则能与地形协调一致，形成一道美丽的风景。

参考文献

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