剖析山区桩柱式桥梁受力的设计

任佳贝（山西省公路局太原分局勘测设计所，山西　太原　030012）



剖析山区桩柱式桥梁受力的设计

任佳贝
（山西省公路局太原分局勘测设计所，山西太原030012）

摘要：概述了山区桥梁设计应遵守的基本原则，从桥梁外业勘测、下部结构选择、上部构造设计等方面，对桩柱式桥梁受力的设计进行了论述，总结了桥梁设计中的注意事项，从而提高山区公路桥梁的安全性及适用性。

关键词：山区桥梁，桩柱，桥墩，桥台，桥梁结构

0　引言

我国山区地带，多伴随着地势落差比较大，沟谷以及悬崖等特殊地势地形比较多，所以在公路工程项目建设中桥梁的施工项目也增加了很多，而且其桥梁比例也很高。但由于山区的地质以及相应的环境等，例如纵坡大或者是半边桥的形式比较多，这使得山区公路桥梁的设计无形中增加了大量的限制元素。总的来说，将山区的地质环境以及自然环境结合，并利用现场的勘探，综合性的对桥梁设计的因素等进行分析，提高桥梁细部结构的设计，这就是现阶段山区桥梁工程设计师应该注意的重点，而且这也是保障桥梁结构可以顺利施工并安全通车的根本所在。

1　山区桥梁设计所遵守的基本原则

山区桥梁设计所遵守的基本原则，第一点就是桥梁结构体系必须要安全可靠；想要保障结构体系的安全可靠，就必须对山区地质的条件，例如风以及雪的荷载，自然环境的冻胀还有水等因素对桥梁结构的影响进行考虑，所以在对桥梁设计时，就必须要根据这些因素，对桥梁的桥墩以及桥台等进行有针对性的设计，并通过相关的实验还有数据的分析，保障设计的方案最终满足其要求。第二点就是设计的方案必须符合经济相关要求，而这样还可以有效的保障施工完成投入使用后的养护管理；由于山区特殊崎岖的地形，使得线形布设还有纵坡设计都非常的困难，并且相对的造价也比较高，所以在山区桥梁的设计上就应该对技术的经济性指标做出全面的分析，合理的降低建设资金的投入。当然，除此之外，还应该对设计的方案是否方便施工，大小跨径采取的预制结构以及现浇结构等等进行考虑。第三点就是桥梁外观的协调性；山区自然环境使得其植被非常的茂盛，而且景观也比较美，所以在桥梁的设计上就应该对墩柱形式还有上部结构形成与环境相互协调的外观，也就是增加桥梁结构的景观效果，除此之外，对于设计的方案上，也应该在施工作业时对山体以及河流的保护措施进行考虑，有效的降低桥梁结构在施工时对原生态的影响。

2　山区桩柱式桥梁受力的设计

2.1桥梁的外业勘测

山区桥梁的设计，其外业勘测是整个工作的第一步也是极其重要的一部分，因为在这个阶段需要对桥梁基础的数据进行收集。对于山区桥梁外业勘测来讲，其主要的勘测内容就是对桥梁纵断面还有历史洪水的概况和河床的比降等等数据进行相关的测量与收集。对桥梁跨径还有标高影响最大的就是山区地形的条件，所以在外业的勘测上，主要就是对桥梁纵断面以及墩台横断面还有整个山区公路的局部地形等内容进行勘测。而为了减免公路设计中桥梁出现相应的基础落空现象，在勘测的过程中，应该适当的加密横断面，并将纵横断面的测线适量的延伸。在桥梁的外业勘测时，就应该分别对路线的中心以及两侧桥边缘进行测量，而测量的技术也应该利用现阶段的GPS技术或者是全站仪测量等，其目的就是为了提高点位设计的准确性。

2.2桥梁下部结构合理的选择

山区桥梁的设计，正常应该按照线路的走向以及地形等条件，选择合理的墩台形式，保障桥梁下部结构的稳定性，并有效的降低工程施工的造价。在桥梁的设计过程当中，应该合理的对墩台的高度进行相关的控制，也就是将桥梁的跨径和墩高控制在0.168～1.0这个范围内，但针对河谷以及山沟比较多的地形，桥梁的设计在桥台的高度上应该尽量减小，虽然会在一定程度上将跨径增加，但在施工上却非常的便利，并且对于整个桥梁的质量也有所提高。

2.2.1桥墩的形式

山区桥梁的桥墩如果高度在35 m之内，就可以根据现场的情况选择柱式桥墩或者薄壁空心墩和Y型墩等。但桥墩形式的选择有一定的限制，例如方柱墩在同等的截面下，其抗弯性非常的好，而且受力均匀方便调整墩柱的受力，但有一点墩柱和桩基间必须要通过桩帽连接，而且增加工程的施工量还会造成边坡的不稳定，所以桥墩形式的选择应该根据地形的环境，还有墩高和上部结构的形式，之后才可以再做选择。有些情况，例如沿山腰展布的中小跨径桥梁这种情况，为了减少不必要的墩台还有基础产生的边坡在开挖时造成山体不稳的状况，可以采用独柱墩的方法，但该方法对墩高有要求，通常不能超过20 m。

2.2.2桥台

山区桥梁的桥台，经常看到的就是U形台，或者是桩柱式台等，在这其中，最常用的就是U形台，所以对桥梁桥台设计过程中必须要考虑地形的条件进而合理的分划台阶。桩柱式的桥台缺点就是抗推刚性比较差，所以通常适用在后台填土高度小于5 m的环境；肋板台所能适应的环境更加的广阔，但山区的路线非常的崎岖，并且地形陡峭，很难设置成锥坡的环境，综合下来，采用桩柱式桥台还有肋板台在这种情况下很难适应。

2.2.3基础

山区桥梁在基础的选择上，通常都会使用扩大基础或者是桩基础，由于山区的地质条件相比还是比较不错，所以分离式扩大基础在这里应用的就比较多，而如果地质的条件很差，就应该采取扩大基础进而满足承载力的要求，适当的选择桩基础等等。

2.3桥梁上部构造的设计

一个山区桥梁上部结构的设计，应该尽可能的执行标准化还有装配化的设计方法，对于跨径不大于30 m的山区桥梁，应该选用空心板或者是小箱梁和T梁等形式。这几种形式中，空心板桥梁的跨度通常都在10 m～20 m的范围之内，其使用的地形条件也比较好，而且非常适用墩高比较小的中小桥梁。桥梁上部结构跨度在30 m～50 m之间的，通常都会采用先简单支撑之后连续的使用T梁形式。而对于山谷较为宽的以及深度较高的桥梁，通常会选择使用预应力混凝土钢构连续梁，再者就是大跨拱桥等等形式。

山区的公路多是弯弯曲曲，这对于线性曲线段的桥梁来讲，其桥梁的自重还有偏心布置的交通运输，汽车离心力等等预应力的影响下，都会对桥梁上部的结构产生一定的扭矩力影响，面对这样的形式，应该将箱梁的选择，放在拥有高强抗扭能力上。而如果跨径相对比较大的路线曲线段的桥梁设计，就应该选择有利于悬臂浇筑施工作业的应力混凝土钢结构连续箱梁，这样一来还可以提高桥梁的整体抗弯扭以及受力性能等等。对于跨越跨深山谷通常都会使用拱桥，避免高桥墩的出现使得施工的难度无形中加大。拱桥的结构应该选择劲性骨架混凝土或者是钢管混凝土结构。而曲线段的桥梁，就应该选择直拱肋以顺应平面线形，这样可以有效的提高结构的整体性能。

3　结语

由于山区地形地质非常的复杂，而且线形平纵的变化很大，所以山区的桥梁设计在相关的标准要求上就非常高。山区桥梁设计的相关人员，应该实际的对现场进行勘测，在数据资料收集好之后，确立设计中所需要的综合分效率的因素，并且要注意施工作业过程中的一些操作性，优化山区桥梁设计的方案，并提高桥梁的适用性以及经济技术性，保障山区公路桥梁的建设可以顺利的通车，并保证其安全性以及舒适性。

参考文献：

［1］周亚栋.二次预应力组合梁受力性能与设计方法研究［D］.长沙：湖南大学，2013.

［2］宋刚.异性桥梁优化设计与损伤识别方法研究［D］.长春：吉林大学，2015.

［3］黄鹏宇.龙旺大桥关键施工环节计算［D］.重庆：重庆交通大学，2014.

［4］孙小龙.整体式桥台桥梁受力性能研究［D］.哈尔滨：东北林业大学，2014.

Analysis on mountainous pile type bridge force design

Ren Jiabei
（Taiyuan Survey and Design Office Branch，Shanxi Roads Bureau，Taiyuan 030012，China）

Abstract：This paper summarized the basic principles of mountain bridge design，from the bridge field survey，lower part structure selection，upper structure design and other aspects，discussed the pile type bridge force design，summarized the matters needing attention in bridge design，so as to improve the safety and applicability of mountainous highway bridges.

Key words：mountain bridge，pile，pier，abutment，bridge structure

中图分类号：U442.5

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）06-0176-02

收稿日期：2015-12-15

作者简介：任佳贝（1987-），男，助理工程师