山区高速公路桥梁设计关键问题研究

司卫星

[摘要]近年来，随着我国国民经济的不断提升，交通运输行业得到突飞猛进的发展，高速公路带来的便利使人们对其设计和建设越来越重视。我国地域广阔，尤其是在山区修建的高速公路相对较多，受地形地势、水文条件等因素影响，桥梁设施在整体高速公路工程中占有较大的比例。但是，由于很多建筑单位缺乏完善的基础设施，造成很多问题存在于山区高速公路桥梁设计过程中。施工人员要对山区高速公路桥梁设计的重要性高度重视，不断提升施工技术，严格控制施工质量，为人们提供一个良好的交通出行环境。本文简要介绍了山区高速公路桥梁特点，重点分析了山区高速公路桥梁设计要点，以期提高我国山区高速公路桥梁的整体建设水平。

[关键词]山区工程；高速公路；桥梁设计 文章编号：2095-4085（2018）04-0074-02

随着全国交通运输网的不断完善，山区高速公路的进一步发展成为必然。受地理环境因素限制，我国山区高速公路桥梁设计面临较大的困境。在山区高速公路建设中，不仅需要考虑地形高差、山高谷深以及自然坡度等问题，还需要考虑桥梁建设的多样化特点，从根本上解决山区高速公路桥梁建设技术难点，合理的规划和设计高速公路桥梁，从而使我国山区高速公路桥梁的整体服务性能得到有效提高。

1 山区高速公路桥梁特点

1.1 建造施工的技术标准有独特性

相比于平原地带修建高速公路，山区高速公路的修建具有不同的技术标准。在高速公路修建过程中，平原地区的建设侧重规划公路网，能够细致的考量高速公路的相关用途、运输量以及发挥功能；在山区高速公路修建过程中，需要极其严谨和科学的施工技术，因为受制于山区特殊的地形地势环境，需在要建设前期对工程项目所在区域的相关自然条件进行充分考虑，在对当地生态环境合理保护的前提下科学规划道路桥梁施工技术。

1.2 受地形地质和水文条件影响较重

山区具有复杂的地形和众多沟壑，公路受到地形地质和水文条件影响经常性出现滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害；另外山区具有较多河流的干流和支流，山区高速公路呈现出较多的平曲线、较大的纵坡、较多的纵向面以及较陡的横坡比等设计布局，这说明地形地质和水文条件直接影响着山区高速公路的稳定性和安全性。施工人员需要对地形地质和水文条件综合考虑，与施工路段实际情况相结合科学布局公路建设网，合理设计山区高速公路桥梁，避免不合理的桥梁规划与当地地质环境出现冲突，提高山区高速公路桥梁的整体质量和性能。

1.3 与自然和谐相融

在规划设计和修建山区高速公路时，需要对当地自然条件的特殊情况进行充分利用，根据这些特殊情况将工程建设规划的应对标准制定出来，不能按照高速公路在平原地区的修建技术进行盲目照搬；在对施工路段自然环境充分利用的基础上，还需要与自然融为一体，对自然环境加大保护力度，高速公路在建设完成以后不但能够使山区交通运行能力大幅提升，推动区域经济发展，还能够使对外交流活动更加顺畅，通过与自然环境的和谐相融，使高速公路桥梁成为山区中一道美丽的风景线。

2 山区高速公路桥梁的结构设计要点

2.1 高速公路基础设计要点

在山区高速公路桥梁结构设计中，高速公路基础设计作为重要组成部分，设计人员和施工人員需要充分认识到基础设计对桥梁整体结构的影响，通过对基础设计进行不断优化，使山区高速公路桥梁设计的整体质量得到提高。设计人员在建设山区高速公路桥梁基础时，一般使用桩基或者扩大基础进行。一般情况下，在地质状况相对比较复杂的地区广泛应用桩基，而地质状况比较优良的地区则广泛应用扩大基础。山区具有相对复杂的地质结构，设计人员在设计基础时，需要充分了解和认识山区的地质特点和结构，从而确保合理设计高速公路基础。

2.2 桥梁的上部结构设计要点

设计人员需要与山区高速公路的实际状况和特性相结合，采取方便经济的预制装配化结构设计山区高速公路桥梁。设计人员需要与公路桥梁的具体情况相结合，在高速公路桥梁设计过程中应用预制装配化结构，同时对工程的造价问题进行充分考虑，科学合理规划山区高速公路的桥梁设计。设计人员在具体设计山区高速公路桥梁时，需要合理计算和规划跨径和墩高的关系。山区高速公路桥梁设计与传统高速公路桥梁设计相比而言，呈现出一定的复杂性和多变性。在设计过程中，设计人员需要对工程设计的合理性进行充分考虑，还需要对桥梁设计的实用性和美观度进行综合考虑。山区高速公路桥梁常用标准化、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，可以选择的结构有空心板、小箱梁、T梁等三种，根据梁的受力特点，对于40，50m跨径适合使用T梁（表1）。

所以，设计人员在选择和设计跨径时需要根据墩高实际情况进行，如果桥梁设计具有特殊的需求，设计人员需要根据桥梁的相关需求选择合理的跨径。设计人员在制定和选择跨径方案时，需要与造价、合理性及桥梁的整体结构相结合，从而确保有效优化山区高速公路桥梁整体性能。另外，在高速公路桥梁的设计过程中，设计人员需要将桥梁上部结构与平面曲线半径之间的关系正确处理好。桥位处的平面曲线半径对桥梁的平面布局和跨径产生直接影响，在设计中型或者大型桥梁时，需要注意曲线半径对墩台布置造成影响，曲线半径还对桥梁的程度差产生直接影响。在桥梁上部结构的设计过程中，设计人员需要采取有效措施处理帽梁及封锚端，确保桥梁设计的合理性。

2.3 桥梁的下部结构设计要点

桥梁的下部结构设计包括两方面：一方面是桥墩的处理，另一方面是桥台的设计。桥墩一般分为两种，一种是方柱墩，另一种是圆柱墩。圆柱墩因其特有优势被广泛应用于桥梁的设计中，其具有施工质量易控制和桩基易连接等特点。而方柱墩则需要增加施工工序，不但使工程难度和工程量大幅增加，同时其安全隐患比较多。通过长期实践可知，方柱墩的抗压能力要强于圆柱墩抗压能力。设计人员需要根据具体的路基宽度和山区地选择合理使桥墩设计方案，使桥墩设计具有一定的科学性和合理性，从而使山区高速公路桥梁设计的整体性能得到整体优化。

在高速公路施工中，桥台起到路面与桥梁连接的作用，山区高速公路的桥梁设计一般采用肋板台、重力式U型台或者桩柱台。设计人员需要结合具体的地形状况设计桥台，桥台的设计方法根据不同的地理环境因素进行合理选择。例如，在桥梁设计过程中出现比较陡峭的河谷横坡，这时需要施工人员降低桥台的高度，使施工的安全性得到保障。在桥梁设计中，使用U型台需要根据相关的高度设置台阶。不过基础工程在使用台阶设计后容易出现不稳定的状况，施工人员可以在桥梁中填充碎石、混凝土片石等，从而确保合理完成公路桥梁的设计。

2.4 桥梁设计中需要注意的其它要点

一是在设计桥梁结构时，需要对曲线、大纵坡长桥下的高墩变位控制进行特殊考虑，深入分析墩弯曲稳定性，设计陡边坡上的桥墩；二是在实地勘察期间，对水文资料进行积极收集，深入勘察软基，复核计算空四角空间。山区高速公路的修建具有较高的要求，设计水位时很少对路线纵断面和桥梁标高進行合理控制，从而导致对水文资料的收集工作有所忽视；三是建设管理以及施工方面存在问题，对采用等跨结构的较长桥梁，需要根据地形地物条件科学布置桥跨，不宜强求采用全桥等跨、全桥斜交、全桥错孔等方式。对于某些桥梁路段出现的较大地形起伏变化，需要结合运营状态的应力和变形条件统一设置桥墩。现如今，预制安装连续刚构结构通常应用于单跨20m～40m跨径的特大桥中。

3 结语

综上所述，在我国交通运输发展过程中，山区高速公路的桥梁工程作为一项重要工程项目，不但能够使当地交通业的发展得到促进，而且能够带动周边区域的经济发展，对于推动市场经济发展起到重要作用。设计部门需要结合山区高速公路桥梁的实际工程状况，不断优化高速公路桥梁设计，严格控制桥梁施工质量，进一步提升山区高速公路桥梁的服务性能，促进我国道路桥梁整体设计水平的提高。

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