山区中小桥梁设计原则及设计要点研究

吴方杰

(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院， 四川 成都 610000)

0 前言

在进行山区公路建设的过程中，由于受到地形地质条件的限制，所以桥梁在山区公路工程中应用得非常普遍，而且山区公路桥梁大都以中小桥梁为主。山区中小桥梁的设计不同于其它桥梁的设计，在对其进行设计的过程中，必须要考虑多方面因素的影响，在设计前期对于建设场地的地形地质情况全面地进行勘察，同时还需要考虑其经济可行性，因此掌握山区中小桥梁的设计原则以及设计原则对于保证山区中小桥梁的设计质量以及施工质量有着非常重要的影响。

1 山区中小桥梁设计原则

1.1 安全性原则

在对于山区中小桥梁进行设计的时候，首先必须要遵循安全性原则，对于任何一种桥梁结构的设计而言，安全都是其最基本的一个原则。而在对于山区中小跨径桥梁进行设计的过程中，由于山区的地质、地形、地貌条件都较为复杂，而且存在着诸多的安全隐患，所以在这样的环境中进行桥梁的建设，必须要充分的考虑其安全性。因此在设计的过程中，除了需要对于地震荷载、恒载、活载以及施工荷载加以考虑之外，由于山区的自然条件以及气象条件往往具有多变的特征，所以在设计的过程中还必须要充分地考虑风荷载、雪荷载、冻胀力以及水力等因素对于桥梁结构安全造成的影响，合理地进行设计，从而设计出最有利于桥梁结构安全的方案。

1.2 便于施工原则

在山区之中，地形的起伏较大，而且存在着大量纵横交错的沟壑，因此在这样的环境进行桥梁的建设，其建设难度往往较大，所以在对于山区中小桥梁进行设计的过程中，还必须要遵循便于施工活动开展的原则。设计合理的桥梁结构方案，使得山区中小桥梁施工活动的难度能够得以降低。在山区施工过程中现场布设的难度往往较大，同时一些大型机械设备的使用也较为不便，而且材料运输也具有较大的难度，所以在对于山区中小桥梁进行设计的时候，必须要对于这些因素加以考虑，尽量为施工现场的布设创造一个良好的条件，同时减少对于大型机械设备的使用，尽量采用小跨径的预制构件，从而使得山区中小桥梁的施工难度能够有所降低，更加有利于施工活动的开展。

1.3 经济性原则

在山区进行桥梁的建设，由于受到地形地质条件的限制，同时施工的难度也相对较大，所以相应的建设成本也就更高。因此，从成本控制的角度来看，在对于山区中小桥梁进行设计的时候，还必须要遵循经济性原则。在山区中小桥梁设计的过程中，上部结构形式的选择、基础形式的选择以及材料的选择都会对于中小桥梁的造价造成影响，所以必须要确定多种山区中小桥梁方案，并且从技术层面和经济层面对于各种设计方案进行比较，选择出技术可行且成本最为合理的方案，有效地控制山区中小桥梁的成本。

2 山区中小桥梁设计要点

2.1 山区中小桥梁上部结构设计要点

在对于桥梁上部结构形式进行选择的时候，必须要依据山区的地形情况选择最为合理的结构形式，应该尽量采用标准跨径，从而更加有利于施工活动的开展。在对于山区中小桥梁上部结构进行设计的时候，主梁的设计是一个重点内容。而在山区中小桥梁中，预制装配式主梁应用得较为普遍，通过采用预制装配式主梁，更加有利于施工活动的开展，同时也更加有利于保证桥梁的质量。预制装配式主梁主要包括三种类型，分别是空心板、小箱梁和T梁，三种预制装配式主梁的横断面图如图1所示。而在对于主梁的类型加以确定时，需要考虑施工现场的地形地貌、水流情况等因素，比如说空心板可以应用在多种较为复杂的环境之中，在20m以下的山区中小跨径桥梁中应用得较为普遍，但是桥梁底板裂缝以及桥面铺装开裂或脱落是其常见的质量问题。而小箱梁则具有良好的跨越性能，而且其抵抗扭矩的能力较强，在一些土质疏松或者是缺乏有力支撑的山区中常常采用该种类型的主梁。而T梁的强度也较大，同时具有较强的跨越能力，更加有利于桥梁质量的提升，因此也较为适宜于应用在山区中小桥梁之中。

图1 预制装配式主梁横断面图

2.2 山区中小桥梁下部结构设计要点

在对于山区中小跨径桥梁进行设计的过程中，下部结构的设计也是一个重点，桥梁的下部结构主要包括了桥墩和桥台，而在对于桥墩以及桥台进行设计的过程中，也需要充分地考虑施工现场的实际条件以及施工活动开展的便利性。

首先，在对于桥墩进行设计的过程中，应该结合主梁的类型、结构体系、桥墩的高度等对于桥墩形式以及尺寸加以确定，在山区中小桥梁之中，应用得较多的桥墩有矩形墩、圆柱墩和柱式墩，这里以圆柱墩为例，对于桥墩设计的要点加以说明。一般在山区进行桥梁设计的时候，桥墩高矮差距往往较大，所以为了保证施工活动的顺利开展，在设计的过程中应该尽量减少桩柱的类型，必须要保证墩柱的直径能够满足受力的要求，对于同一座桥梁，其桥墩的直径类型一般不超过3种。而且在桥墩的高度不超过7m时，一般不对地系梁加以设置，如果桥墩的高度超过15m，则需要设置柱间系梁。桥墩顶面标高纵坡应该尽量同桥面的纵坡保持一致。

在对于桥台进行设计的过程中，为了更加便于施工以及保证整个桥梁工程的质量，在地质条件允许且填土高度不超过8m的时候，可以设计为U台，也可以采用其它的桥台形式。而如果地质条件不稳定，则必须要采用U台，还可以采用组合式U台接桩基础的形式。而如果桥梁的纵、横坡地面线较陡，不能够设置溜坡，同时也不适宜于设置挡土墙，在对于桥台进行设计的时候可以采用桩柱式桥台，但是不能够设置U台，这样可以使得路基的开挖量减小，从而使得边坡更加稳定。

2.3 山区中小桥梁基础设计要点

在进行山区中小桥梁基础的设计时，首先需要对于现场进行仔细勘测，确定桥梁是否采用水下基础，如果是水下基础，则需要依据现场的水文条件、地址条件、结构体系及荷重性质等因素对于水下基础的类型进行选择，而水文条件和地质条件一般是水下基础类型确定的决定性条件。如果持力层在水下不超过12m时，可以采用防水围堰抽水直接设置基础，而持力层在水下不超过30m时，则可以采用桩基础。同时对于地基承载力非常高的施工现场，还可以考虑采用平底基础。而在土层较厚且摩阻力能够得到充分利用时，可以采用打入桩或者是钻孔桩基础。总而言之，在对于桥梁基础进行设计的时候，必须要综合考虑多方面因素的影响，确定出最为合理的基础方案，从而有效地保证桥梁基础的质量。

3 结语

在对于山区中小桥梁进行设计的过程中，必须要严格遵循安全性原则、便于施工原则和经济性原则，同时还应该充分考虑山区场地的实际情况，选择最为合理的桥梁结构形式，有效地对于上部结构、下部结构以及基础进行设计，从而使得山区中小桥梁的施工活动能够更加有效地得以开展，同时确保其经济性，保证山区中小桥梁建设的质量，推动山区交通的发展。

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