摘要：我国的高速公路事业已经迈入了迅速发展时期，到目前为止仍在持续发展中，并跨越到了一个崭新的阶段。当桥梁主要修建地区从东部转移到中西部后，逐渐进入山高路陡的区域，桥梁建设工程也成了掌控项目资金和建造工时的核心要素之一。山区高速公路工程的修建面临许多地形因素的影响，需要架设桥梁，这就对桥梁的设计工作提出了一定的要求，因此，文章就围绕山区高速公路桥梁设计的相关问题展开论述。
关键词：山区高速公路；桥梁设计；要点分析
一、上部构造设计要点
（一）山区桥梁跨径选择
按照桥梁美学原则，桥梁高跨比一般选择在0.618-1之间。通过桥梁上、下部工程造价综合分析，上述原则往往是较经济的。考虑山区施工场地和吊梁设备的具体条件，不建议采用50m跨径装配式混凝土梁，可以适当增大高跨比，牺牲美学协调性，以40m跨径装配式混凝土梁代替。当桥梁墩高在50-80m之间时，建议结合地形条件将40m跨径装配式混凝土梁与现浇连续钢构进行比选。因现浇连续钢构需悬臂施工，且工期较长，在山区施工难度大，一般情况下仍选用40m跨径装配式混凝土梁。当桥梁墩高大于80m时，因桥梁下部构造工程量大大增加，再采用常规的标准化跨径装配式混凝土梁的方案就显得不太合理，设计时应根据不同地形特点采用连续钢构、拱式结构等特殊结构桥型方案。
（二）上部构造结构型式选择
根据装配式混凝土梁的受力特点和山区桥梁设计经验，主梁结构型式主要包括空心板、小箱梁、T梁3大类。空心板横向采用铰缝连接，小箱梁和Ｔ梁横向采用湿接缝连接。空心板建筑高度小，以往有过30m跨径的空心板工程实例，但出现较多裂缝病害，现已较少采用。空心板一般用于20m及以下跨径，横向采用铰缝连接，施工快捷方便，墩顶多做成桥面连续形式，小半径平曲线桥梁不方便在墩顶进行梁长调整。在平原地区因高速公路线型平面指标一般较高，且多与地方道路相交，建筑高度受限，空心板结构得以广泛应用。山区高速公路桥梁的高度多不受净空限制，且为适应山区地形，路线线型平面指标多取下限值，同时考虑结构连续的行车舒适性更好，故山区高速公路桥梁20m跨径优先选小箱梁或T梁，较少采用空心板。
小箱梁和T梁横向均采用湿接缝连接，并设置横隔板加强横向刚度，整体性均较好。相对于同跨径T梁，小箱梁造价较低，梁高较矮，有利于降低桥头填土高度，从而降低工程总体造价。小箱梁断面为闭合箱形断面，预制工艺要求较高，同时单片梁横向宽度大，吊装重量大，对施工吊装设备要求高。T梁断面无内部空腔，施工方便，单片梁横向宽度比小箱梁窄，相同桥宽时横向主梁片数多，梁高也略高于小箱梁，经济性略比小箱梁差。从多个山区项目工程实例来看，20、25m跨径多采用小箱梁结构，可充分发挥其经济性优势；30、40m跨径多采用T梁结构型式，可充分发挥其吊装重量轻的优势。主梁结构型式的选择应根据具体项目具体分析，综合考虑。
（三）平曲线桥梁设计
山区高速公路桥梁构造物较多，部分桥梁位于小半径平曲线内，如果仍采用标准化跨径装配式混凝土梁桥，就存在小半径平曲线桥梁弯桥直梁结构受力和构造处理等问题。从结构计算的角度分析，有如下结论：当曲线半径不小于100m、跨径不大于30m时（单跨曲线角为17.2°），平曲线对 弯矩的影 响 较小，总 扭矩变化不大。根据日本规范对曲线梁桥的规定：单跨曲线角不大于5°时，可将曲线长作为跨长，并按直梁分析。高速公路上的小半径平曲线桥梁一般均可满足单跨曲线角不大于5°的条件。弯桥直梁构造处理主要针对小箱梁和T梁桥，从其桥梁布孔、平面布梁、弦弧差调整、连续墩顶现浇缝、桥面横坡形成几个方面采取相应措施，以满足弯桥直梁布设要求。
（1）桥梁布孔。结合标准长度预制梁结构受力计算结果，梁长控制在标准预制梁长的98%-102%范围内时，不改变结构尺寸和配筋，只调整跨中平直段长度，仍能满足结构受力需求。进行桥梁设计时，根据路线平曲线半径和桥梁布孔跨径，控制极值梁长在标准预制梁长的98%-102%范围内即可；否则，可结合路线方案进行平面线型优化，增大平曲线半径或适当加大高跨比，牺牲美学协调性，减小布孔跨径。
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（2）平面布梁。上部构造主梁多采用单孔折线法径向布设，边跨梁端平行于桥台背墙线，桥 墩 采用径向 布 置。当曲线半径能满足要求时，采用相同预制梁长，通过调整连续墩顶现浇缝宽度，解决径向布设内、外弧梁长不相等的问题；当曲线半径较小，不能采用相同预制梁长时，可在标准预制梁长的98%-102%范围内调整，同时保证连续墩顶现浇最小施工缝宽为20cm。
（3）弦弧差调整。上部构造主梁采用单孔折线法径向布设，边梁翼缘板按平面曲线变宽设置，每孔边梁分8段提供内、外弧翼缘板变化后的宽度值，以直代曲进行边梁翼缘板施工。
（4）连续墩顶现浇缝。桥墩采用径向布置，当采用相同预制梁长时，连续墩顶现浇缝形成扇形开口，通过布梁具体提供横向每片梁连续墩顶的现浇缝宽度。
（5）桥面横坡。由于桥梁可能位于不同的平曲线上，各墩台位置的路面横坡可能不同，因此设计墩台盖梁顶时取各自路面横坡，支座垫石顶单个为平坡，中心连线横坡与盖梁同坡。预制主梁按底面平坡、顶板的2%设计，通过现浇湿接缝、桥面铺装现浇调平层（最大横坡差值2%、单片梁宽1.2m时，最大调整值为±2.4cm）共同调整来形成最终桥面横坡。
（四）大纵坡桥梁设计
山区高速公路部分桥梁位于较大纵坡（坡度大于3%）路段，从构造和结构上采取相应措施，能有效避免梁体纵向滑移和保证支座、伸缩缝等构件的耐久性。（1）对于大纵坡桥梁，采用在梁底设置加厚型梁底预埋钢板调整，保证支座处于水平受力状态。（2）大纵坡桥梁结合桥位地形和平曲线线型特点，进行合理分联，减短联长，并根据墩高设置部分桥墩墩梁固结。（3）桥台背墙施工时，应依据纵坡对预制主梁梁端安装斜度的影响，调整背墙竖向斜度，保证背墙与预制主梁梁端伸缩缝的宽度。
二、下部构造设计要点
（一）桥墩
因为山区地形繁琐，较易导致桥墩失稳，所以选择桥墩时必须更加注意。通常桥墩高度低于25m时需要使用双柱式。在桥墩高度为25一45m时需要挑选单独的桥墩。在桥墩高度为45一75m时需要选择空心薄壁墩。对于山区而言，通常使用柱式墩，因为此类桥墩结构简便、受力强、有利于施工。当地形过陡时，会加大工程量，而且还需设定承台以便连接桩基。在柱式墩不利于施工时需要通过独柱墩的形式，此类桥墩可以在地形险要中使用，以降低工程量，还适合用在沟壑、河流等地。可是一旦桥墩高度的差距较大，则会形成受力不均的状况。
（二）桥台
由于山区地形十分特殊，桥台大多选取桩柱式、重力式、肋板等桥台，而最为普遍的则为重力式桥台。重力式桥台的高度是10m，为了符合山区的地形，可以适时设定纵横向台阶。桩柱式台的高度大多为5m左右，不可超出12m，在遭遇尤为险峻的地形时，则需融合重力式桥台进行综合施工。肋板台大多会设定过渡段，过渡段应当填充透水性材质且将其压实，再在上端铺设格栅，从而有利于排水。
（三）基础设计
当地形较为理想时，需要扩大基础。在地形险峻时，为了有利于施工，需要选择桩基础。在选择的过程中，还需要考量基础扩散角和有效桩长的环节，这一状况大多常见于斜坡中。在山区中，桥梁桩大多使用摩擦桩，而施工方法则为钻孔桩。
桥梁对于山区公路而言尤为关键，设计环节直接影响到山区公路的综合性能，因此，桥梁工程师必须根据实际状况进行有效设定。所有桥的状况都各有不同，均需依照现场实情进行设计，由于桥梁设计标准过高，必须确保桥梁设计技术稳定、持久、先进、合理。
参考文献
[1]韩光钦.山区高速公路桥梁总体设计浅析[J].北方交通,2015,(07)
[2]方乾,赖晓霞.山区高速公路桥梁设计探讨[J].江西建材,2013,(04)
[3]李晓,程艳,李春晓.浅谈山区公路常规桥梁的设计[J].公路,2013,(07)
论文作者:徐建军
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/8
标签：桥梁论文; 山区论文; 桥墩论文; 曲线论文; 桥台论文; 地形论文; 结构论文; 《基层建设》2017年3期论文;