关于我国城市地区道路桥梁设计

摘要：丘陵地区地形复杂，影响道路桥梁设计的因素较多，本文对丘陵地区道路桥梁的设计进行简要的探讨，以供与大家交流学习。

关键词：构造设计；桥梁设计；方案比选

1.丘陵地区道路的主要特点

丘陵地区道路的主要特点是地形、地质复杂，地形复杂，　表现为地面高差大，变化频繁，横坡陡，地质复杂表现为岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡崖、煤气地层等不良地质。受此影响，路线布设时平、纵、横三个方面都要受到约束，平曲线多，平面半径小，纵坡大，桥梁比例高，横坡陡，半边桥和高挡墙多。丘陵地区道路桥梁也相应具有上述特点，弯坡桥多，高墩大跨多，墩台形式多，设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形、地质之间的关系。

2.结构体系特性

为了保证行车舒适，结构耐久适用，丘陵地区道路标准跨径大中桥一般均采用先简支后结构连续或墩梁固结的连续—刚构混合体系。全刚构体系由于一座桥梁墩高相差较大，需通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩受力，这样一来，桥墩尺寸种类就比较多，美观性降低，施工也相对麻烦。全连续结构联长不能太长，舒适性差，墩台水平位移较大，墩柱尺寸需设计得相对大一些，材料较费。根据地形，将中间墩高较高，刚度相差不大的相邻几个桥墩固结起来，利用其柔性适应桥墩所受的水平力，较矮的边墩设置滑板支座或橡胶支座，形成连续梁。这样的刚构—连续体系，高墩、矮墩的受力性能都得到了改善，　且适应地形特点。

3.桥梁上部构造设计

丘陵地区道路，桥梁所占比重大，　但大跨径桥梁较少，　绝大部分是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。大跨径桥梁一般视控制因素不同，　方案也各不相同，具有较强的个性特征。而标准跨径桥则更多的是具有共性特征，所以本文重点探讨标准化、装配化桥梁的设计。

丘陵地区道路桥梁常用标准化、装配化跨径有16、20、25、30、40、50m；横断面形式有空心板、T梁、小箱梁等。对于跨径小于30m的桥梁，有空心板、小箱梁、T梁等三种结构形式可以选，对于40、50m跨径的桥梁，根据梁的受力特点，宜采用T梁。表1中列出了20m跨径不同结构形式的主要材料用量，可供30　m以下跨径选型时参考。

由表1可以看出，小箱梁是介于空心板和T梁之间的一种横断面形式。20m跨径时，T梁较为经济。30m以下跨径，三种横断面比较，基本也是上述规律。当然，　这是丘陵地区的情况，平原地区则另当别论。平原地区受净空和桥台填土高度的限制，桥梁上构要求尽可能降低建筑高度，　这样可以减小纵坡，降低路基填土高度，减少占地及降低路基处理难度，对土源缺乏，　软基较多的平原地区有显著的经济性。20　m空心板建筑高度最低，与路基综合起来比较具有优势，平原地区路网发达，　分离式立交较多，空心板在美观方面优于另外两种断面，　所以平原地区较多采用空心板。而丘陵地区道路桥梁一般净空无严格限制，另外，丘陵地区道路平面半径较小，超高缓和路段不可避免会出现在桥上，如果选用空心板或小箱梁，架梁时一片梁4个支点不易调平，　易造成支座脱空，受力不均匀的情况，所以丘陵地区道路桥梁标准横断面优先采用T梁。对于50m跨径T梁，在小半径平曲线上，由于内外梁梁长差较大，跨中矢高较大，对路线的适应性要差一些。另外丘陵地区道路，交通运输、场地预制条件均较差，大型机具进入困难，50mT梁单片重150多t，架设设备要求较高，运输及安装过程中变形不易控制，因此一般情况下不选用50m跨径T梁，所以丘陵地区道路桥梁，宜采用的常用标准跨径为20、25、30、40m。

T梁之间的横向连接有铰接和刚接两种形式，采用铰联结时，铰只传递剪力，车辆荷载作用在铰缝处时，弯矩主要由现浇桥面来承受，这样一来，　现浇桥面的厚度就必须加厚，否则，　铰缝处桥面板易出现通长的纵向裂缝。现浇桥面板厚度增加，意味着恒载增加，T梁配筋和钢索必须增加，经济性下降，所以T　梁横向连接采用刚接较好。规范规定“预制T形截面梁的横隔梁连接，宜采用现浇混凝土整体连接”，当然在斜交桥及异形桥中需要横向弱联结时，铰结也是很好的选择形式。

4.桥梁下部构造设计

4.1桥墩

高度较矮的桥墩（h

Y　型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，　美观性较好，　但施工稍显复杂。墩高较矮时，　其施工既复杂又不美观所以较少采用。当墩高较高时Y型薄壁墩施工只需一套模板，搭一个支架，对于地面横坡较陡，　搭支架困难，模板需求量大的丘陵地区桥梁，Y型薄壁墩具有显著的优势。从预算定额中也可以看出，同高度的柱式墩与Y型薄壁墩相比，　Y型薄壁墩的基价低。另外采用双柱墩时，由于地面横坡较陡，　两个墩柱高度经常相差较大，由于线刚度　EI/L差距大，　导致一个墩两个墩柱受力差异较大，采用　Y型薄壁墩，只一个墩柱，　就避免了上述缺陷。也有人认为，上部的Y　型承托节约材料并不多，却施工麻烦，宜设计为实体，权衡施工进度和质量、安全和节省材料及美观之间的关系，也未尝不可。不管外形如何，墩高较高时，采用独柱双支座外部形状　Y　型的薄壁墩较为适宜。

4.2高墩

一般矮桥墩的设计由强度控制，　但当墩高较高时，就必须得考虑桥墩的稳定问题。当　l0/h>30时，构件已由材料破坏变为失稳破坏，其中　l0为受压柱的有效长度，为0.5～2倍墩高。l0的取值与施工状态、上构重量、上构和墩柱的连接方式即墩柱的支承刚度有关。大量的计算试验表明对于先简支后刚构（　墩顶与上构为钢板焊接）和先简支后连续（　墩顶与上构为橡胶支座连接）　的多跨　T　梁桥来说，　墩柱的有效长度　h=1.2～1.43l，　l为墩柱高度，当l=40m且采用矩形截面时，h≥（1.2～1.43）×40/30=1.6～1.907　m，l=50m时h≥2～2.383m，当墩厚大于2m　时，实心矩形截面经济性降低，所以可以得出一个结论：墩柱为材料破坏时，采用实心矩形截面，其高度不宜超过50m。当墩高大于50m时，宜采用空心薄壁墩截面。采用空心薄壁墩，　墩高超过65m左右时顺桥向应考虑放坡，因为采用等宽尺寸时施工虽然方便，但为了保证桥墩的稳定，墩柱和帽梁必将加大很多尺寸，这样材料会浪费较大。

4.3桥墩与路幅的关系

丘陵地区道路有整体式路基，　也有分离式路基。目前路线选线越来越强调减少占地、环保和与景观相协调的理念，除了中长隧道等设置分离式路基外，　大多采用整体式路基。整体式路基的双幅桥，一般情况下下构按分幅单独设计，即双幅四柱。对于高墩长桥，　为了减少开挖，　增强边坡稳定性，节约材料，降低造价，整体式下构即双幅两柱不失为一种较好的选择。与双幅四柱相比，在桥墩截面积及横向宽度相当的情况下，整体式下构横向和纵向刚度是分幅设置的　2　倍以上，除了可以减少开挖，　节约材料、施工面少外，还能减少墩顶变位。当然整体式下构帽梁跨度较大，　还须考虑车辆双向行驶时扭矩影响，帽梁需设置得强大一些。一座桥究竟是采用整体式下构还是分幅下构，　需结合桥位处地形、地质、水文、墩高等多方面因素综合考虑。

4.4桥台

丘陵地区道路桥梁桥台一般采用重力式U型台、肋板台、桩柱式台。其中以重力式U台最常用，U台适应的填土范围为4～10　m，所以U台的高度最好以10m控制。丘陵地区桥梁U台一个显著特征就是横向、纵向横坡陡，为了适应地形，减小开挖，节约圬工方量，U台设计时必须根据地形合理分台阶。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填土高度较高时不宜使用，一般台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在150m以内。埋置式肋板台适应范围广一些，但也不宜超过12　m。丘陵地区道路桥梁纵向地形陡峭，往往不能设置锥坡，　这时采用桩柱式或肋板台会受到较大限制。当地质情况较差时，　常常会出现U台下设置桩基的情况。

4.5基础

丘陵地区道路桥梁最常用的基础仍为为扩大基础和桩基础。丘陵地区一般地质情况较好，采用扩大基础的情况相对较多，　且宜采用分离式扩大基础。因为分离式扩大基础适应地形横坡，承载

力亦能满足要求。斜坡上的扩大基础与桩基础必须考虑基础扩散角和覆盖层厚度以及施工时的相互影响。桩基础多为嵌岩桩和摩擦桩，　地质情况较差的地段采用摩擦桩。桩基础不管受力形式如何，施工方法上多是挖孔桩和钻孔桩。挖孔桩造价较节省，但设计中能否采用挖孔桩，应结合地质情况具体分析。当桩长较长，　遇到流沙、软弱夹层多，卵石、漂石等容易造成塌孔的地质情况；　地下水位较高、地层含有煤气、瓦斯等有害气体时不宜设计为挖孔桩。

5.结语

丘陵地区道路桥梁设计有很多区别于平原桥梁的地方，也有很多方面需要探讨，　本文结合设计中遇到的实际问题，　提出了一些解决方法，　供同行探讨、参考。