构思公路桥梁筹划

作者：蔡艳荣 单位：河南省路桥建设集团有限公司

山区高速公路桥梁设计要点

1.与平原地区的高速公路相比，山区高速公路在地形、地质、水文条件等方面有着很大的差别，因此我们在设计桥梁时必须高度重视这些差别，尤其是在地形、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，再保证施工质量的同时，尽量使设计的方案能给施工带来方便。2.由于山区高速公路的地面高差变化较大，地势变化明显，起伏不均，运输材料、机械比较困难，给施工带来很大的不便。所以我们在设计时一定要考虑到施工的可行性，到全面了解，对相关资料做出细致研究，具体情况具体分析，将设计的前期准备工作做好。3.桥梁设计要遵循“适用、安全、经济、美观、环保”的基本原则。现在随着国民经济不断提升“美观和环保”已受到越来越多关注。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”的理念，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的前提下，要尽可能地考虑到使建成后的桥梁与周围环境相协调，不对原有的环境造成破坏。设计时应开拓艺术创新思路，全方位、多角度地展示桥梁景观的美学效应，同时应维护生态平衡，保护珍稀动、植物及特有的地质风貌。对桥梁进行涂装时，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。桥梁的设计工作不仅仅是技术的要求，也是对设计人员艺术思维的考验。

上部结构设计要点

在山区高速公路的桥梁设计中，由于大跨径桥梁数量毕竟较少，所以本文将重点对标准化、系统化、施工便利及造价合理的预制结构桥梁设计进行说明。在进行山区高速公路桥梁的设计中，桥梁上部预制结构常用的跨径有以下几个级别，即16m、20m、25m、30m、35m、40m及50m跨径。桥梁的横截面类型包括空心板、T型梁及小箱梁。当所设计的高速公路桥梁的跨径在16m及20m时，多选用空心板，因为空心板预制简单，安装方便;在25m、30m及35m时，通常选用T梁或者预制小箱梁，因为这两种结构形式都是结构合理，工艺成熟，行车舒适;而当桥梁的跨径在40m及50m的级别时，需选用T型梁，因为T梁自重较小，安装时较方便。因为在山区高速公路的桥梁施工时，当上部结构采用空心板及简支小箱梁的结构形式时，会在架设桥梁时出现一片梁的四个支点的调平工作较困难的现象，进而导致支座出现脱空及受力不合理的情况，所以在山区高速公路中桥梁的上部结构的形式，T梁的截面形式较适合。关于T梁的结构形式，受到山区自然条件的限制，往往山区的高速公路桥梁较少选用跨径为50m的T梁，更常见的是在20m、25m、30m、40m几个跨径里进行选择。T梁与T梁的横向连接可采取铰接或刚结的形式，当采取铰接的形式时，可通过铰进行剪力的传递，行驶车辆所产生的荷载作用到铰缝部位时，所产生的弯矩靠现浇的混凝土桥面承担，所以应将桥面的厚度适当增厚，防止在铰缝部位的面板在长期荷载作用下形成纵向裂缝。但另一方面，伴随着现浇混凝土桥面板厚度的增加，会引起荷载的变化，为支撑变重后的面板，需要增加T梁的配筋及预应力钢束的设置，综合考虑可知其经济性较差。所以T梁实施刚结来进行横向的连接的工程效果较好。

桥梁下部构造设计

1.桥墩的设计对于普通结构的桥梁一般宜采用柱式墩身上置盖梁的框架式体系。下面分成30°的两种情况:桥梁斜交角度＜30°时,采用双柱式桥墩;角度≥30°时,采用3柱式桥墩。对于特殊设计的桥梁,尽量取消桥墩盖梁的设置,墩身设计力求简洁美观。墩台的基础应视不同的地形来考虑:在平原微丘区,视地质情况而定;在山岭重丘区,横向起伏较大,山区横坡较陡处桥墩基础应采用桩基,桥台尽量采用肋板配挖孔桩或采用桩柱式,以避免大面积的开挖。但对于横向坡度较小、纵向坡度较大的桥梁宜采用重力式墩台、明开挖基础。2.桥台的设计为减少台后填土高度给施工带来的影响,要控制填土高度。在软土路段台后填土高度宜控制在6m以下,一般路段其高度宜控制在10m以下。桥台采用扩大基础时,台身一般用重力式。为使受力更为合理,降低尺寸,节约造价,当台高8m以上时,台身前墙设置10:1的前倾斜坡。横向地面变化大的重力式桥台宜设置阶梯式。对于采用“U”型台的扩大基础,其前墙尺寸与台身高度和地基承载力有关。

基础设计要点

山区高速公路桥梁最常用的基础仍为桩基础和扩大基础。在地质情况良好的地段，采用扩大基础的情况相对较多。若采用桩基础，则地质情况较好的地段一般采用嵌岩桩，地质情况较差的地段一般采用摩擦桩。山区地质的一大特点就是大的方面一般符合地质变化规律，但局部地段地质复杂多变，往往同一桥位处，由于断层的影响，相邻很近的桥墩可能处在不同的地质构造带上。因此，对于具体一座桥梁基础设计时，地质的多样性、复杂性则是其特点，特别是当桥位处出现断层、岩溶、软弱夹层等不良地质时，更增加了基础设计的难度。总之，山区高速公路桥梁基础设计应该根据桥位处基础所处具体地质情况来逐一分析。

桥梁设计中需要注意的其它要点

1.结构设计上的特殊考虑，如曲线、大纵坡长桥下的高墩变位控制；墩弯曲稳定性计算问题；陡边坡上的桥墩设计等。2.野外勘察期间收集基础材料，如水文资料的收集、软基的勘察、净空四角空间的复核计算等。因为山区高速公路的路线一般较高，设计水位一般不控制路线纵断面和桥梁标高，易忽视水文资料的收集；软基勘察的忽视可造成基础设计或构造物移位的变更。3.建设管理以及施工方面的问题。对采用等跨结构的较长桥梁，应根据地形、地物条件采用灵活桥跨布置，不宜强求采用全桥等跨、全桥斜交、全桥错孔等方式；对地形起伏变化较大的桥梁，桥墩应结合运营状态的应力和变形条件，尽量采用统一的型式，但不能绝对统一；现在设计单跨20m～40m跨径的特大桥往往采用预制安装连续刚构结构，但在使用过程中也存在一些问题等。4.其他方面的细节问题，如单跨20m～40m跨径的特大桥，设计多按150m～200m一般采用结构连续，设160型伸缩缝；曲线段桥梁的设计应引起充分注意，最好不要简单地以折线桥处理；桥梁单幅两侧由于预埋构件的需要，一般均设计为混凝土构造，若未重视桥面排水设施的设计造成桥面集水，不仅会影响桥面结构的使用，还会造成行车安全事故等。

结语

在山区高速公路设计时,一定要从实际出发,因地制宜的灵活采用各项技术指标,确保线型的匀衡性、连续性及与周围环境的协调性。加强施工质量管理外,要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性的设计,同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。