浅析山区中小跨径桥梁设计要点

王宗健

日照交通规划设计院有限公司 山东日照 276800

1 山区中小跨径桥梁设计原则

1.1 桥位的选择

公路桥梁设计中，小桥的位置与线形应符合路线的总走向，大、中桥的桥位原则上服从路线走向，桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好、冲刷较少的河段上，山区桥梁的桥位应尽量避开断层、滑坡、泥石流等不良地质的地段。

1.2 需要详细分析考虑地质条件

在对桥梁进行设计的过程中，需要地形地进行相应的分析和考虑，以便对跨径方案指定的科学定给予保障。其中墩台的位置设置，要经过详细的测量，可对施工的安全性给予保障，以免有地质灾害发生，此外，还需要对项目进行整体把控，对各个方面的要素进行充分的考虑和分析，站在全部的角度思考，保障施工万无一失[1]。

1.3 注重协调桥梁高跨比

在设计桥梁高跨比时，需要考虑三个要点：①要注重桥梁最后的美观，协调好比例关系；②要采用合理的成本来建设桥梁，避免不必要的浪费；③要保护环境，注意保护山区周围的生态环境，桥梁建设要与绿色自然的环境协调统一。

2 山区中小跨径桥梁设计要点

2.1 桥梁上部构造

山区地形变化较大，施工场地限制较多，不易使用大型机械设备。为方便施工作业并节省工程造价，中小跨径桥梁上部结构宜优先选用装配式预应力混凝土结构，预制吊装施工。现阶段，空心板、小箱梁、T梁是山区中小跨径桥梁中最常见的上部结构断面形式。①空心板：当净空高度受限、跨径较小（16m以下）时，可考虑采用空心板。预制空心板板重较轻，施工工艺成熟简单，工期较短，但整体性较差，板底四点支撑易造成空心板受力不均；铰缝尺寸较小，施工质量不易保障，铰缝容易失效导致单板受力破坏。若考虑采用空心板，应综合考虑加强铰缝构造及结合部配筋。②小箱梁：整体性能较好，抗扭性能好，建筑高度低于同跨径T梁。但箱型截面施工时须设置内模，预制工艺相对较高，吊装重量较大，施工吊装机械要求比T梁高。建议小箱梁的跨径不宜大于30m，30m及以上的小箱梁施工质量不易保证（腹板较薄，腹板内预应力管道多，容易导致底板范围粗骨料通过性差而出现底板纵向裂缝）。③T梁：跨越能力强，单跨跨径可达40m。施工方便，预制、脱模、吊装较小箱梁方便。但建筑高度较大，美观性不及空心板及小箱梁。综上所述，山区中小跨径桥梁上部结构形式选择时，应结合项目实际情况，参照项目地已建公路桥梁结构形式，听取地方政府及群众意见，从结构特点、地形地貌、工程造价及施工难易程度等各方面综合考虑[2]。

2.2 下部结构选择

桥墩和桥台是下部结构的重要组成部分，要综合考虑上文介绍的主梁及桥梁结构体系，选择合适的桥墩与桥台，尽量减少桥墩类型，为便于施工，同一座桥梁墩柱柱径尽量控制在两种以内，对于墩高变化大或存在多种不同上部结构形式的桥梁尽量不要超过三种或四种，使桥梁整体协调美观。山区地震烈度不一，以0.1g地区为例，为增加桥墩整体刚度，柱式墩应设置系梁：墩高H≤7m时，不设置地系梁；墩高7＜H≤15m时，仅设置一道地系梁；墩高15＜H≤25m时，除设置一道地系梁外，设置一道中系梁；墩高25＜H≤35m时，除设置一道地系梁外，设置两道中系梁。桥台容易出现各种各样的质量问题，在设计时要根据不同地形、地质条件及填土高度设置埋置式桥台或U台，采取最高效合理的设计方案，同时也要具体情况具体分析。比如某山区高速公路设计原则中规定：桥台桥头填土高度≤4m时，可采用柱式台设计；桥台桥头填土高度＞4m时，可采用肋板式桥台；地质条件较好时，可考虑采用U台扩大基础，U台桥头填土高度不宜高于10m。

2.3 基础设计

（1）在基础设计过程中，应对地层线和断面线予以综合考虑，减少基础悬空，防止处在软硬程度不均匀的地层。如果采用钻孔桩，则同一桥中桩径不可过多的变化，并减少桩径的类型，以便于设备的配置。（2）采用挖孔桩时，桩径不可小于1.2m，同时不能有地下水；针对层厚相对较大的卵石及砂砾石层，不可使用人工挖孔桩。当桩径为1.2m时，开挖深度应达到10m；当桩径为1.3m时，开挖深度应达到15m；当桩径为1.5m时，开挖深度应达到20m；当桩径为1.8m时，开挖深度应达到25m；当桩径为2.0m时，开挖深度应达到30m；当桩径为2.2m时，开挖深度应达到30m。（3）对于受洪水位影响的桥位，需要根据水文地质通过计算确定合理的孔跨布置方案，注重冲刷作用对墩台实际埋深带来的影响，墩台基础顶部标高需要处在冲刷线下部0.5-1.0m范围内。（4）对于沉淀层厚度，当采用摩擦桩时，沉淀层厚度不可超过30cm；当采用直径在1.5m以内的端承桩时，其沉淀层的厚度不能超过5cm；当采用直径在1.5m以上的端承桩时，其沉淀层的厚度不能超过10cm[3-4]。

3 结语

通常情况下，山区公路地形、地质条件相当复杂，多变的地形条件及恶劣天气会导致山区公路桥梁设计受到诸多因素的限制，桥梁建设难度较大。实际设计过程中不仅需考虑相关规范要求及桥梁自身结构特点，还应结合山区现场实际情况，对山区公路桥梁设计予以深入了解和掌握，为做好山区公路桥梁建设打下基础。