山区公路桥梁勘察与设计

杨清伟

(贵州省公路勘察设计院)

1 山区公路桥梁的桥位勘察

1.1 山区公路桥梁设计施工条件勘察

一般情况下，公路是呈线性分布的，属于带状建筑物，但山区公路地形较为复杂多变，地质结构存在较大的差异性，所以桥梁建筑大多置于山凹或是鸡爪沟等地形比较危险的区域，如大冲沟、山涧、泥石流沟和山体垮塌等，这在极大地增加了桥梁设计的困难度。而由于当前公路勘测的设计水平有了很大的提高，在对这些地形进行勘测时，可以先将实际的地形图测绘出来，在图纸中定好所需的线，随后对山区公路建设桥梁的地区进行实地防线调查，即顺利完成公路测设工作。

1.2 山区公路桥梁的桥位勘测

根据测绘地形图上的定线可以得出桥梁的平面图和纵断面图，以这两个图为主要依据，对整个桥梁设定的位置进行实地防线工作，同时沿线实施调查工作，勘测出桥位地区的横断面地面线和纵断面地面线，特别是可以有效地补测地形变化点，并且能够对桥梁所在地的地形、地貌和地质进行开始阶段的勘察，有利于确定桥梁的墩台位置、具体跨径和净空界限。

1.3 山区公路桥梁的桥位测设

将桥梁路线的最终纵断方案和平面方案与调查得出的资料相结合，实施桥位初始阶段的设计，确定好桥梁的跨径和分孔。在桥位进行布置时，应避免出现扰动山体与压缩河床的现象，桥梁的墩台尽可能设置在沟底或是水中。桥位完成布置之后，应再一次做放样检查工作。

1.4 山区公路桥梁的桥位钻挖勘探工作

桥梁墩台位置确定后，可对地质进行钻挖勘探工作，仔细调查桥位实际的地质状况，同时把钻挖勘探得出的资料合理科学地制成桥梁地质剖面图，当作桥梁基础设计的重要凭借。

1.5 桥梁工程的施工调查工作

全方位了解和调查与桥梁建筑相关的其他因素情况，譬如建筑材料来源、材料供应、沙石水泥等情况，有利于根据当地的实际情况进行桥梁工程的施工，也使得工程造价成本得到有效控制。同时要对施工场地进行充分的考虑，以免占用农田、拆迁管线与建筑等，造成不必要的损失。

2 山区公路桥梁的设计

2.1 山区公路桥梁桥型的选择

在选择桥型时，应遵循安全、可靠、经济、实用等基本原则。桥型不但要有一定的稳定性和耐久性，还要具备相应的强度和刚度，以便满足抗震的需求，同时还应考虑到因地制宜的问题，有利于施工的取材和运营的养护工作，尽可能不要在同一合同段内桥梁发生多种跨径。此外，还要注意桥梁的美观度，应多考虑桥梁与周围环境的协调性。

2.2 山区公路桥梁上部和下部的结构

在山区公路建造桥梁时，会优先考虑到施工的便利性和造价成本，所以一般会选择箱梁、预制空心板、工型梁和T 型梁等结构和制作比较简单的桥型，这些桥型结构的受力相对比较合理，有利于建筑的标准化吊装和预制，在山区公路桥梁建设中被广泛使用。若桥墩较低时，可运用工型梁与T 型梁这两种结构，可对桥梁的伸缩缝装置和支座进行合理设计，在很大程度上能够防止因温度变化而使桥梁结构内力出现较大的变化。

在对下部结构进行设计时，由于桥墩和桥台受到上部结构的压力，所以在设计过程中应把这种负荷传送至地基上。桥梁的桥墩和桥台本身具备有一定的稳定性，同时还具有相应的强度与刚度，因此，对于桥梁对于地基也有相关要求，如地基和基础两者之间的摩阻力、承载力以及沉降量等，有利于降低桥墩和桥台的水平位移，尽可能减少沉降现象的发生。

在设计桥梁桥墩时，应采取方形墩或是截面圆柱的形式，若是高墩，则应使用变截面的空心墩或是实心墩。而桥墩的基础大多数是使用桩基础或者是扩大基础。桩基础一般会在嵌岩桩与摩擦桩中使用，使用嵌岩桩时应充分了解与掌握岩层风化程度、具体倾向和是否完整等多方面情况，对嵌岩深度进行有效性控制。扩大基础则会在条件比较好的地质中使用，在使用前应合理分析浅基础的水毁情况和冲刷情况，不仅要满足所需承载力的要求，还要能够对偏心距实行良好的控制，以便基础应力可以实现均匀分布。

一般情况下，在设计桥梁桥台时多采用柱式桥台、薄壁式桥台以及重力式U 型桥台等形式。采用柱式桥台和薄壁式桥台时，水平设计应相对较低，因为这两种类型的桥台要承受很大的桥梁台后土压力，而建造的基础大部分是扩大基础或是单排桩基础，所以若填土出现过高现象时，应适当增设挡墙。而重力式U 型桥台因为自身重力比较大，所以具有较好的稳定性能，有一定的抗倾覆和抗滑能力，且结构较为简单，因此，在拱桥与梁桥建筑中经常使用到重力式U 型桥台。但此桥台的建筑对地基与地质的要求非常严格，建筑施工时，桥台基础必须要在同一地层基础上，以免发生不匀称的沉降情况。

2.3 山区公路桥梁的附属结构

(1)抗震设计。通常情况下，建设山区公路桥梁时大多数是使用T 型梁和预制空心板做桥梁的连续结构或是简支结构，而这对于整个桥梁建筑来说会在不同程度上降低抗震性能，所以应该按照有关规定以及桥梁抗震的特点，适当提高墩梁交接区域的配筋情况和构造设计情况，利用缓冲垫块、连杆以及防震锚栓等设备合理加强抗震结构。

(2)桥梁伸缩缝设计。桥梁会受到气候温度的变化以及混凝土收缩情况的影响而使桥梁伸缩量发生变化。此种情形一般是通过对伸缩缝装置进行有效性设置得以解决，在设计过程中应按照桥梁的实际长度对伸缩量进行综合性计算，以便能够准确设定好伸缩缝具体形式。除此之外，在曲线桥梁的设计中，伸缩量随着外侧与内侧的梁长变化而变化，导致直线桥小于伸缩量，所以根据此种情况应对桥梁的纵向变形和横向变形的方向与矢量进行综合性考虑。

(3)桥梁的支座设计。在设计高墩桥梁时，除了应用钢构体系之外，还可以利用连续结构的矮墩或者是简支结构的交接墩来设计支座。在山区公路桥梁的设计中，因为受到地形、地貌和线性的影响，桥梁的建设大多数是曲线桥。因此，在设计支座过程中，应对扭矩形成的支座反力差进行综合性考虑，同时还要充分考虑到因曲线桥发生变形而导致方向变位的差异，在实行支座设计时应在很大程度上满足山区公路桥梁不同方向变位的要求。

［1］李宝银，于向前，史淑兰.山区公路桥梁设计与质量控制的研究［J］.中国新技术新产品，2010，(13):367 －368.

［2］刘进波.岩土工程勘察与地基设计中存在的问题与对策［J］.科技创新导报，2011，(23):1541 －1542.