刍议山区公路桥梁的勘察及结构形式的选择

蔡玉柱

【摘 要】本文主要根据多年的山区公路桥梁的设计经验以及对山区公路桥梁设计方面的分析研究，对山区公路在今后设计当中应该注意的几个普遍存在的问题进行了分析阐述。山区公路桥梁设计合理与否对山区公路的建设质量及使用年限有着直接的联系。文章对桥位的勘察和选择桥梁结构形式提出了意见。

【关键词】山区；公路桥梁；勘察；技术

1.桥位的勘察

桥梁规划设计涉及因素很多，必须充分调查，从客观实际出发，分析具体情况，才能得出合理的设计方案。因此，必须进行一系列的野外勘测和资料收集工作。

1.1技术条件

公路为线性带状建筑物，山区公路由于地形复杂、地质结构差异大等原因，桥梁多位于大冲沟、山间河流、泥石流沟、山体垮塌形成山凹等位置，设计难度大。随着公路勘测设计水平的不断提高，现阶段多采用先测绘地形图，再纸上定线，然后实地放线调查的方式进行公路测设。

1.2桥位勘测

以路线纸上定线后得出平面图及纵断面图为依据，对全线进行实地放线及沿线调查，勘测桥位位置处纵断面地面线、横断面地面线，尤其对地形变化点应进行补测，并初步调查桥梁所处位置的地形、地质、地貌，以便于确定桥梁跨径、净空及墩台位置。对于冲沟及泥石流沟，应重点调查沟宽、沟底沉积物大小及冲刷线高度；对于河流应调查常水位、洪水位、水面宽度、河滩宽度、河床比降、河道与路线交角等。

1.3桥位测设

依据调查资料，结合路线最终平面、纵断方案，进行桥位初步布设，确定跨径及分孔。布设桥位时，应尽量不扰动山体、压缩河床，墩台避免设置于沟底、水中，必要时需考虑桥梁与沟床斜交以避免水流对墩台冲刷过大或者在桥梁上下游修建调治构造物。完成桥位布设后，应再次实地放样复查。

1.4桥位钻探

依据拟定桥梁分孔后墩台位置，进行地质钻孔勘探，调查桥位地质情况，并将钻探资料制成地质剖面图，作为基础设计的重要依据。

1.5施工调查

调查了解其他与桥梁建设有关的情况，如：当地建筑材料（砂、石料等）来源、水泥、钢材供应情况，以便因地制宜、就地取材、降低工程造价。考虑施工场地是否需要占用农田、拆迁建筑、管线等，避免或减少损失。

2.桥梁布设

桥梁的布设主要分为桥型选择、上部结构、下部结构及附属结构四部分。在确定桥梁形式和开始布设桥梁之前，还应依据所设计的公路等级、技术指标及用途，确定桥梁的桥面宽度（包括行车道及人行道等）、设计及验算荷载，同时结合当地情况，考虑桥上是否需要铺设管线、电缆等情况。

2.1桥型选择

桥型选择的基本原则是：安全、适用、经济、美观。即应有足够的强度、刚度、稳定性、耐久性和抗震需求，还应因地制宜，考虑施工、取材方便性及运营、养护的便利性，避免同一合同段内出现多种跨径，同时公路桥梁也需考虑美观，与周围环境协调，注意桥梁的高跨比的匹配。

2.2上部结构

山区公路桥梁一般远离大城市，对桥梁美观要求相对低，通常情况下选择结构简单、制作简单、施工方便、造价低的桥型，如：预制空心板、T型梁、工型梁、箱梁等，这些结构因受力合理，便于标准化预制、吊装而被广泛应用。常用的空心板跨径有：8m、10m、13m、16m、20m；常用的T梁、工梁、箱梁跨径有：16m、20m、25m、30m、35m、40m。一般情况下，大、中桥采用T梁、工梁及箱梁结构，小桥采用简支空心板结构。

当桥墩墩高不是太高时，通常采用简支或者连续结构，如：T梁、工梁等，合理设置伸缩缝装置及支座，利于防止温度变化导致的结构内力变大；但如果桥墩很高，则宜选择墩梁固结结构，以避免墩顶位移过大，损害支座。如在跨越深V型深谷时，可选用连续钢构体系，以减少桥墩个数，减小施工难度，或者在地质条件好的条件下选用拱桥方案。

选用大跨度桥梁时，除应进行承载力及正常使用极限状态验算外，还需进行结构整体稳定性和动力特性的分析。

2.3下部结构

桥梁墩、台的主要作用是承受上部结构传来的荷载，并通过基础将此荷载及本身自重传递到地基上。墩、台不仅本身应具有足够的强度、刚度和稳定性，而且对于地基的承载力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力也都有要求，以避免在这些荷载作用下有过大的水平位移、转动或者沉降发生。

2.3.1桥墩

山区公路桥梁桥墩形式，一般情况下多采用等截面圆柱、方形墩，对于高墩，则采用变截面实心墩或变截面空心墩。简支情况下，可取其中一个较高的桥墩进行计算，除进行承载力及正常使用极限状态验算外，还需重点进行稳定性分析，常用分析方法有静力法、位移法、有限元法、能量法；而对于连续梁结构及连续钢构体系，各墩的稳定性受相邻桥墩的影响及制约，只取一个桥墩进行分析计算是不合理的，应取全桥作为分析对象。

桥墩的基础一般采用扩大基础和桩基础两种。扩大基础适用于地质条件较好的情况，且应进行浅基础冲刷、水毁分析，除承载力满足要求外，也应合理控制偏心距，使基础应力分布均匀。桩基础主要采用摩擦桩和嵌岩桩，摩擦桩需考虑沉降量的影响，嵌岩桩需了解岩层倾向、风化程度、完整性等因素，控制嵌岩深度。此外，如采用群桩基础，对于承台及桩基，应重点分析承台受力及桩基偏心问题。

2.3.2桥台

常用的桥台形式有重力式U型桥台、柱式桥台、扶壁式桥台、肋形埋置式桥台、薄壁式桥台等。

重力式U型桥台由于自重大，稳定性好，抗滑、抗倾覆能力强，结构简单，是梁桥和拱桥上常用的桥台形式。但对地基地质要求高，且须注意桥台基础须置于同一地层，避免出现不均匀沉降现象。

柱式桥台与薄壁式桥台须承受较大的台后土压力，且基础多为单排桩基础或扩大基础，因此这两类桥台不宜太高，如填土过高，须考虑增设挡墙。

扶壁式桥台台后土压力较大，配尽量多，造价高。

肋形埋置式桥台由于其台前土压力可抵消部分台后土压力，可用于台后填土较高的情况，但桥台锥坡占用桥孔，且山岭区陡峭位置设置锥坡困难，导致桥梁增长，造价增高。

2.4附属结构

2.4.1抗震设置

由于山区桥梁通常采用预制空心板、T梁等简支或连续结构，在整体抗震性能上相对较差，应依据规范及桥梁抗震特性在不同条件下，加强墩梁交接处的构造设计和配筋，增设抗震结构，如防震锚栓、连杆、缓冲垫块等。

2.4.2支座设置

除采用钢构体系的高墩桥梁外，简支或连续结构的交接墩、矮墩须设置支座。而山区桥梁，由于地形及路线线形限制，多为曲线桥，支座的设置除应考虑由于扭矩造成的支座反力差外，还应考虑曲线桥变形引起的变位方向差异，所设置支座应能满足不同方向变位的需求。

2.4.3桥面平顺措施

山区桥梁在大纵坡及曲线上的情况很多，汽车冲击力将增加曲线桥扭矩的影响，因此，路线纵坡变化点不应设置于桥梁范围内，且为减少桥面冲击，宜采用柔性桥面铺装，设置台后搭板，避免桥头跳车。

2.4.4伸缩缝设置

由于温度变化、混凝土收缩引起桥梁伸缩量，通常采用设置伸缩缝装置来解决，设计中应依据桥梁一联长度综合计算伸缩量，确定伸缩缝形式。另外，在曲线梁桥上，伸缩量因内外侧梁长不同而不同，造成伸缩量比直线桥大，应综合考虑纵横向变形的矢量和方向。

2.4.5运营安全性

山区桥梁多设置在高差大、地形陡峭位置，为保证行车安全，应综合路线交通量及车辆情况，更多考虑设置防撞护栏的形式及强度。

3.结语

山区公路地形多变、地质情况复杂，桥梁的勘察及布设受诸多因素影响。因此，设计者应依据所收集的水文、地质、地形、环境、施工技术、交通运输等资料，多比较分析，选择最佳方案，使桥梁设计达到安全、适用、经济、美观的要求。

【参考文献】

[1]交通部公路司.新理念公路设计指南[Z].2005.

[2]交通部公路司.降低造价公路设计指南[Z].2005.