试论山区公路桥梁特征及其设计对策

姚爱平

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，公路建设作为社会经济发展的基础性工程取得了较快的发展。近年来，国家加大了对山区公路建设的投入力度，进一步促进了西南地区的交通建设。本文结合笔者多年的工作经验，阐述了山区公路桥梁工程桥位的勘察和梁桥的设计，以供同行参考。

关键词：山区;公路桥梁;勘察设计

在山区公路桥梁工程设计中，由于受到复杂地形及地质的影响，公路路线的布设存在较大的难度，导致路线出现平曲线较大、平面半径过小的现象，而且需要修建较多的挡土墙，这就直接增加了山区公路桥梁中的弯坡桥及墩台，因此在工程设计中一定要充分考虑实际地形地质情况，针对每个细节问题采取有效措施，设计出高质量的工程，从而提高公路桥梁的质量。

1山区公路桥梁的桥位勘察

1.1对施工条件进行勘察

通常在进行公路设计时都会要求道路呈线性分布，但是在山区公路桥梁的设计过程中，由于受到山区地形复杂性的影响，再加上不同路段上的地质结构各不相同，因此桥梁工程结构一般都会处于一些鸡爪沟或山凹等地段中，极大地受到了山体垮塌、泥石流等自然灾害的威胁，这就加大了山区公路桥梁工程设计的难度。而随着公路勘测技术水平的不断提高，在对山区地形进行实地勘测时，一般都会先测绘出地形图，然后从地形图中确定所需要的线，并根据这些线开展实地调查工作，以此来确保公路测设工作的顺利进行。

1.2桥位的勘测

结合测绘地形图，根据定线画出桥梁的平面以及纵面图，并结合这两幅图展开实地防线的设置工作，对整个桥梁的沿线进行实地调查，勘察并测量桥梁所在位置的横断面以及纵断面所对应的地面线，尤其是要找出地形变化点，充分了解桥梁工程修建位置上的地形、地貌以及地质特点，选择合适的墩台位置，设置具体的跨径大小以及净空界限等。

1.3桥位的测设

结合桥梁路线的平面、纵断方案以及实地调查中所获得的各种资料，开展桥位初始阶段的设计工作，合理确定桥梁的跨径大小以及具体的分孔数目。在布置桥位的过程中，要防止施工建设对山体造成较大的扰动，避免出现压缩河床，并且要在沟底或水中设置墩台。在完成桥位的布置工作以后还要再进行一次放样检查。

1.4桥位的钻挖勘探

选择好桥梁墩台的具体位置以后，要求对施工场地的地质进行钻挖勘探，详细了解施工现场的地质情况，与此同时要根据钻挖勘探所得出的数据，绘制出相应的地质剖面图，以此作为桥梁基础设计的一个重要依据。

1.5开展施工调查工作

对影响桥梁工程施工的相关因素进行全面调查，例如工程施工中所使用的各种材料的来源、沙石水泥的供应情况等，并充分结合当地的实际情况展开桥梁建设，将工程造价成本控制在最合理的范围内。与此同时，还要合理选择施工场地，不得占用农田，尽量减少管线及建筑物等的拆迁量，避免造成不必要的损失。

2 山区公路桥梁设计过程中应遵循的几大原则

2.1建设成本最低原则

山区公路桥梁工程中，在确保工程施工质量以及工程竣工后使用安全的前提下，应该采取一切措施降低工程成本，这一原则即为建设成本最低原则。而为了有效降低桥梁造价，首先要从优化桥梁设计结构开始，根据桥梁工程的现场情况，充分利用各种施工材料，尽可能的降低造价，并选择最佳的桥梁结构形式，采取最合适的施工方案，将工程造价控制在最低范围内。

2.2环境保护原则

在设计桥梁结构的过程中，一定要严格遵循环境保护原则，充分考虑是否需要破坏桥梁施工位置上的地质构造、是否需要大量砍伐树木以及占用大量农田等。然后根据当地环境条件合理选择桥梁建设的位置，尽可能的减少山体开挖的工程量，避免破坏当地植被，通过采用科学合理的施工方案，将保护周边自然环境这一任务放在工程建设的重要位置上。

2.3严格遵循桥梁建设中相关的技术标准及规范

由于橋梁工程的施工质量以及具体的使用寿命会受到桥梁设计情况的直接影响，而且桥梁设计方案是否严格按照国家强制性标准进行制定还决定着整体工程的施工效果，因此在桥梁设计时一定要严格按照国家相关的强制性标准，尽可能的满足桥梁建设行业规范的相关要求，做好桥梁工程的设计工作，合理运用新产品、新技术，确保工程施工的安全性。

3山区公路桥梁的主要特征

在山区公路桥梁的设计过程中，路线的布设主要具有下述几个特征：具有较大的平曲线比例及纵坡坡度，具有相对较小的曲线半径以及较多的半边桥和高档桥等。这些特点决定了山区公路桥梁会采用较多的墩台形式及小半径弯坡桥梁。因此，在山区公路桥梁的设计中，首先要综合考虑桥梁建设位置上的地形、地质条件，充分解决其与桥梁结构以及每个施工细节之间存在的问题。

4山区公路桥梁的具体设计情况

4.1上部结构的设计

（1）有效处理跨径和墩高之间的关系。根据桥梁的美观性，要求将桥梁跨径和墩高的比值严格控制在0.618～1之间，通过实际考察发现，这一比值范围可以满足桥梁的经济性。另外，由于山区地形结构复杂，因此需要在确定跨径时不能仅仅考虑墩高这一因素，还要充分考虑当地的地形情况。而如果墩高的变化幅度也比较大，那么在实际施工中可以将组合跨径确定在20～30m或30～40m之间;另外如果施工中有多个跨径方案可以选择，那么就需要根据桥梁上下结构的完整程度以及桥梁建设的经济性来选择最佳方案。（2）合理设置弯梁桥的横坡。在桥梁建设中，为了尽可能的满足行车的舒适度要求，在设计桥梁结构横断面时，适当的提高桥面外弧侧，确保其能够向内弧侧进行倾斜。而通常在设置横坡时能够采用的方法有下述两种：第一种方法是将横断面上的每一根梁肋都设置成不等高的，第二种则是将横梁断面设置成等高的，确保其能够向内弧侧进行倾斜，而在采用第二方法时还需要将墩的盖梁也设置成倾斜的，同时在梁底设置楔形垫块确保支座的受力平衡。（3）桥梁结构体系的设计。针对全刚性结构体系，由于存在较多的多跨桥梁，并且墩高差距较大，所以可以通过适当调整梁的线刚度，有效调节桥墩的受力情况。另外由于桥墩的尺寸种类较多、美观性较差、施工工序相对来说较为复杂，这就降低了全连续结构桥梁使用过程中的行车舒适度，加大了墩台尺寸和墩台发生的水平位移。除此之外，大纵坡长桥在受到长期的荷载作用后会逐渐出现梁体向下坡滑动的现象，再加上全连续结构中一般都会采用橡胶支座连接上下结构，因此大纵坡长桥的下滑趋势将会打破桥梁的受力平衡，从而引起梁体的开裂。基于此，为了确保桥梁行车舒适性，尽可能的延长桥梁的使用寿命，需要根据桥梁所在位置的地形、地质条件，把墩高较高、相邻部位墩高差距较小的几个桥墩全部固结起来，使其能够柔性的承受水平力。

4.2下部结构的设计

4.2.1桥墩的设计

在山区公路桥梁中，墩高一般都会比较高，这就要充分考虑桥梁具有的稳定性。而通过大量的试验计算发现，如果实心截面的高度超出了40m，就需要将墩高控制在50m以内;而如果桥墩高度在50m以上，那么则需要采用空心薄壁的墩截面;但是在采用了空心薄壁墩的情况，如果墩高超出了65m，就应该考虑顺桥向放坡，以此来减小宽尺寸施工。但是在实际施工中施工方通常都会为了提高桥梁的稳定性而不断的增加帽梁和墩柱的尺寸，造成了极大的浪费。所以，在墩高小于40m时，可以将桥墩设计成柱式墩或者变截面T墩，当墩高小于30m时，则可以将其设计成柱式桥墩。柱式桥墩一般包括两种，一种为方柱墩，另一种为圆柱墩，其中外观质量较好控制的为圆柱墩，而且在将圆柱墩和桩基衔接的过程中难度较小。不过从桥梁的美观性来看，选择方柱墩可以形成更加协调美观的视觉效果，并且从受力上来看，对于相同截面积的方柱和圆柱，方柱具有较大的抗弯刚度，对于调节桥墩的受力情况有着较好的效果。不过，方柱也存在一个较为明显的缺陷，那就是在施工中需要采用桩帽确保其与桩基之间的连接良好，这就加大了工程的施工量。

通过上文所述我们可以看出，方柱和圆柱各有优势，并且也都存在一定的缺陷，因此在桥梁工程设计过程中一定要充分考虑桥梁施工现场的地形、地貌及地质情况，结合桥梁的上部结构、桥梁的美观性、耐久性以及经济性等各方面的因素，合理选择墩柱的形式。

4.2.2桥台

山区公路桥梁的桥台主要采用肋板台、桩柱式台和重力U型台，其中重力U型台最为常见，《墩台与基础》规定，重力U型台的填土范围应在4～10m，因而重力U型台的高度应控制在10m内。为了适应山区地形地貌、减小开挖量，重力U型台的设计应充分结合地质条件和地形特征进行分台和错台。由于桩柱式台的抗推刚度比较小，因而不适用于台后填土较高、联长较长的情况，一般来说桩柱式桥台适用于台后高度5m以下，联长150m以内的情况。另外，埋置式肋板台的适用范围相对较广，但台后填土高度也不应超过12m。除此之外，山区公路桥梁往往要克服陡峭的地形，此时桥台施工中不能设置锥坡，这使桩柱式台和肋板台的施工收到严重限制。因而恶劣的地质情况下常采用重力U型台。

4.2.3基础

山区公路桥梁基础多采用扩大基础和桩基础两种，一般来说，地质情况较好时采用扩大基础，地质条件较差时采用桩基础，其中桩基础包括嵌岩桩和摩擦桩。山区公路桥梁以旱桥居多，因而桩基础不论受力如何，其施工多采用挖空桩和钻孔桩。其中，挖孔桩造价较低，但在下述情况下不宜采用挖孔桩：地下水位高、桩长较长、容易发生塌孔、软夹层较多。

5 结论

山区公路桥梁的建设难度较大，费用较高，在设计的时候，应该因地制宜，根据工程的实际地形、地质、水位等情况，严格遵守规程规范的要求，合理的选择公路路线以及桥梁的位置，并且选择合适的路基、桥墩、路幅和基础方案，在保证桥梁能安全运行的同时，尽可能的降低工程造价。

参考文献：

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[2]马秀全.浅谈芜宣高速公路桥梁墩台设计[J].黑龙江科技信息，2013，（12）.

[3]杨清伟.山区公路桥梁勘察與设计[J].黑龙江交通科技，2013，（05）.

（西安中交公路岩土工程有限责任公司  陕西 西安  710075）