浅谈山区高速公路桥梁设计

【摘要】针对山区地形地质较为复杂，地面的高差大且存在着较大的变化，滑坡、陡岸、不稳定斜坡以及崩塌等现象，结合工作实际，对当前山区高速公路桥梁设计中需要注意的问题进行分析。

【关键词】 山区高速公路；桥梁设计；问题；

0 引言

山区的复杂地形特征和地貌状况决定了桥梁的设计是一个复杂且兼具的任务。 通常情况下， 山区高速公路是沿着峡谷展线或者是沿河岸交替设线的， 这样就会导致存在很多的斜弯桥。

1 桥梁上部结构设计研究

1.1 上部结构设计原则分析

山区高速公路， 桥梁所占比重大， 但是通常情况下， 大跨径桥梁方案毕竟是少数 ， 绝大部分还是采用施工方便、 造价经济的标准化、 预制装配化结构。 大跨径桥梁一般是控制因素不同， 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， 所以在山区高速公路桥梁上部结构设计的过程中，要坚持标准化、 装配化的设计原则。

2 桥梁结构形式的选择

桥梁体系的几何特征由桥梁的平面、 立面线形构成， 选择何种桥梁结构形式来适应曲线、 大纵坡、 高墩组合下的几何特征，使结构设计更趋合理、 更具耐久性， 是设计中必须首要考虑的问题。

2.1 结构体系

基于运营的整体性、 舒适性和耐久性的考虑， 往往须设计为预应力连续结构。 预应力砼连续曲线桥与直线桥相比的一个重要特点是梁体存在弯扭耦合作用。 曲线梁在弯扭耦合作用下具有沿某一变形不动点变形的趋势。 而大纵坡桥梁在长期反复的汽车制动力作用下， 梁体具有沿汽车行驶方向滑移的趋势， 对于单向行驶的高速公路长桥尤其突出。 当桥梁上下部间以支座联系时， 这种错动趋势往往造成梁体相对下部的移动及支座受力的不平衡，甚至脱空。 而采用墩梁固结的刚构体系可避免这一情况的发生。

2.2 桥墩形式的比较

连续刚构桥墩柱与梁体配置合理与否， 直接关系到砼收缩徐变、 温度、 预应力、 荷载等力在结构中的作用及分配。 合理的墩柱应该是尽可能地改善梁体的内力分布， 并满足施工、 运营阶段的刚度要求。从力的分配角度考虑， 应具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度。 从变形的角度上讲， 应具有足够的稳定性， 并使结构变形控制在正常使用范围内。 对于较矮的墩， 墩的刚度对体系内力影响较大； 但对于高墩而言， 墩的刚度在力分配上的作用已不明显， 而控制桥梁变位及稳定性成为突出的问题。相对大的刚度能有效地减少桥梁水平变位， 提高桥墩的稳定性。 对于大纵坡下的高墩长桥， 增加纵向刚度可明显减少活载长期作用产生的累积变位。 对于曲线桥， 增大桥墩的横向刚度， 有利于减少弯桥扭矩造成的横向变位。 以下分别就大跨径箱梁连续刚构和中等跨径多梁式刚构桥进行桥墩形式的分析比较。

2.2.1 大跨径连续刚构桥墩形式比较

大跨径连续刚构箱梁桥， 对于较矮的墩， 双薄壁墩为较理想的墩形； 而对于高墩， 则以箱形空心墩为宜。 高墩采用空心墩的截面形式， 除能满足抗弯刚度和抗推刚度要求及利于高墩结构的稳定性外， 对于平曲线上的桥梁， 还可提供较大的抗扭刚度。

2.2.2 中等跨径多梁式刚构桥桥墩形式比较

在地质较好的情况下， 桥高 50m 以内以中等跨径 T 梁桥较为经济， 而采用何种形式的桥墩与之相配， 使其符合高墩、 大纵坡、曲线桥的受力要求， 需加以比较后确定。 双柱墩与矩形薄壁墩比较， 在桥墩面积、 横向宽度相等的情况下， 双柱式墩的横向及纵向刚度是矩形薄壁墩的 3 倍以上。 因此， 以双柱式墩作为中等跨径 T 梁桥的墩形， 在曲线、 大纵坡、 高墩桥梁中具有变形小的优势。另外， 山区高墩桥梁一般需采用桩基， 选用双柱对应桩基， 可省去承台， 节省工程量。对于高速公路整体式双幅桥， 一般情况下以分幅各自 独立的单幅桥下部构造较合理， 但也不排除设置双幅桥整体下部构造的合理性和必要性。 双幅桥分幅设置下部构造 （ 双幅四柱 ） 与双幅桥设置整体式下部构造 （ 双幅两柱 ） 比较， 在桥墩截面积及横向宽度相当的情况下， 整体式下部的横向及纵向刚度是分幅设置下部构造的 2 倍以上。 采用双幅整体下部构造， 除可提高桥墩的刚度外，还能减少车辆单向行驶产生的单向累积变位， 对高墩长桥较有利。

3 桥梁设计中存在的问题

3.1 缺乏完善的山区高速公路桥梁设计理念和构造体系

在桥梁设计的过程中， 最关键的就是要选择一个经济合理的结构方案， 并且要在完善的设计理念的支撑下， 对桥梁的结构进行分析， 对构件和连接进行分析。 但是在实际的工作中往往都是行分析， 对构件和连接进行分析。 但是在实际的工作中往往都是存在很多的问题， 首先就是设计人员只是满足于计算中的需要，而忽视了结构体系、 结构构造、 结构材料的需要。 其次就是在桥梁从设计到施工中， 会出现很多的人为因素， 比较常见的就是对桥梁的整体结构认识不足， 对桥梁设计的图式表达不明确， 对桥梁建筑中混凝土的要求等级过于低级， 存在的这些问题都将会影响结构的安全性。

3.2 施工和管理水平有限

通过对国内外多个桥梁事例的研究分析， 导致桥梁出现事故的主要原因就是施工的不合法性和管理的疏忽。 施工和管理的水平没有达到规范和设计的要求， 这就给桥梁的安全使用留下的隐患， 施工的问题主要就是存在在偷工减料、 以次充好的问题， 性质是非常严重的， 在建筑完成后的危害也是较大的。

4 结语

山区高速公路桥梁设计是一个复杂的工作， 对于设计者的技能水平要求较高， 加之山区的特殊地形，因此，一定要结合实际情况选择最科学的方案。