山区公路桥梁工程设计要点研究

王二赞

摘 要：经济社会的发展推动着我国道路建设不断发展，但我国山区面积大，山区地形地势复杂，加大了道路建设难度。其中，桥梁工程是山区道路建设的难点。考虑到山区特殊的地形地势和桥梁工程项目的设计要点，结合当前山区桥梁工程建设在我国交通系统中的重要作用，本文着重探讨山区公路桥梁工程设计要点及难点，希望能为山区桥梁建设提供参考依据，提高山区桥梁建设质量，为山区经济发展做出贡献。

关键词：山区;公路;桥梁工程;设计要点

中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）32-0109-03

Abstract： The development of economy and society promotes the continuous development of road construction in China， but China has a large mountain area and the mountainous terrain is complex， which increases the difficulty of road construction. Among them， bridge engineering is a difficult point in mountain road construction. Taking into account the special topography of mountainous areas and the design points of bridge engineering projects， combined with the current important role of mountain bridge engineering in Chinas transportation system， this paper focused on discussing the key points and difficulties of mountain highway bridge engineering design， hoping to provide a reference for mountain bridge construction， improve the quality of mountain bridge construction， and contribute to the economic development of mountain areas.

Keywords： mountainous area;highway;bridge engineering;design points

我國地形地貌复杂多样，山区面积约占我国国土面积的2/3，不利于不同地区的经济文化交流。因此，我国持续加大交通建设力度，扩大山区公路建设规模，不断完善道路系统。山区公路建设的重点是桥梁工程，但山区地势复杂，施工环境恶劣，公路桥梁工程建设难度大。所以，施工人员必须对桥梁设计特点、难点及要点进行全面分析与把控，不断提高山区公路桥梁工程建设质量，以确保山区公路桥梁的安全性、稳定性和耐久性。

1 山区公路桥梁的特点

山区自然环境是影响山区公路桥梁设计的基础因素。首先，山区地势起伏大，易发生山体滑坡、泥石流、山洪等地质灾害。其次，受山区天气影响，雨水较多，容易对山区公路地基造成冲刷。受自然环境的影响，山区公路桥梁建设难度大，需要考虑很多问题，其设计思路、设计原则和设计要点不同于平原地区，具有特殊性和挑战性。

2 山区公路桥梁工程设计难点

2.1 施工难度大

山区地形复杂、沟壑交错、坡度大，公路桥梁设计难度大。在这种情况下，首先要考虑施工条件是否具备。山区施工场地有限，常规大型机械应用受到限制，同时施工材料运输条件差，大跨径预制构件的使用也受到限制。不利的地形条件是山区公路桥梁工程面对的主要阻碍[1]。

2.2 工程造价高

山区不利的地形条件加大了施工难度，施工材料运输成本较高，施工单位不能采用常规材料，公路桥梁工程建设成本高，风险大。另外，山区不利的地形条件加大了施工技术难度，受山区特殊地形的影响，技术可行性受到严格的考验。在进行桥梁工程施工前，设计单位不仅要充分考虑桥梁类型选择，还要根据山区条件选择经济可行的技术方案。

2.3 环境保护难度大

山区公路桥梁工程建设必然对山区生态环境造成影响，如何既能建好山区公路桥梁工程，改善山区交通条件，又能最大限度地保护原有自然环境，是桥梁工程设计和施工必须考虑的问题。如何科学设计、科学施工，重视环境保护和水土保持，减少对植被的破坏，杜绝因工程施工造成山区次生灾害，是山区公路桥梁工程施工的重点和难点。

3 山区公路桥梁工程的设计原则

山区公路桥梁工程设计既要遵循常规桥梁设计原则，还要充分结合山区地形地势特点和生态环境特点，遵循安全性、适用性、经济性、生态性和美观性的设计原则。

安全性指的是桥梁工程设计能确保施工安全、桥梁结构稳定、桥梁耐久性良好;适用性是指山区公路桥梁工程设计根据山区所在地实际地质地势，结合山区居民出行需要和设计总体目标要求，能够最大限度地实现桥梁工程的使用价值、经济价值和社会价值;经济性是指桥梁工程设计要在保证适用性的基础上节约成本，合理控制造价;生态性是指桥梁工程设计要在最大限度保护项目所在区域生态环境的前提下进行设计，不能以牺牲环境为代价;美观性是指整个桥梁工程设计应具有美观效果，在满足安全性、适用性、经济性、生态性的基础上，桥梁设计还要考虑外在美观，与周边环境相融合[2]。

4 山区公路桥梁工程设计要点

桥梁在山区公路建设中占有很大比例，因此，明确山区公路桥梁工程设计要点对促进山区公路发展，实现山区与城市有效连接，促进山区经济发展具有重要意义。山区公路桥梁设计同平原地区桥梁设计相比，二者有相同之处，也有不同之处。相同之处都是为了确保公路桥梁耐久性和安全稳固性的实现，完善公路交通设施，推动经济社会发展。不同之处在于，山区公路桥梁工程设计具有更高的技术要求和施工要求，对设计人员和施工人员提出了更高的技术挑战，山区公路桥梁设计既要保证桥梁结构安全、便于施工、成本经济合理，又要保证山区公路桥梁易于维修养护、造型美观，实现山区桥梁与山区自然环境统一协调发展的目的。

经分析，山区公路桥梁工程设计要点主要表现在以下方面。

4.1 勘查山区地形、地质、水文条件，掌握真实有效的设计数据

山区公路建设要高度重视地形、地质和水文条件，这些与平原地区有着天壤之别，因此山区公路桥梁工程设计要考虑这些因素。受地形地势影响，其施工难度较大，尤其是桥梁材料运输、施工机械设备运输条件都受到考验，前期设计要考虑山区施工条件，保证施工的可行性。

山区公路桥梁工程设计要考虑地震荷载、恒载、活载、施工荷载等多种因素对桥梁稳固性的影响，加上山区多变的自然和气候条件，其还要考虑风荷载、雪荷载、冻胀力、水力等多种自然因素对山区桥梁结构稳固性的不良影响[3]。

4.2 重视保护山区环境原貌

相对城市来说，山区自然生态环境保存完好，但依然较为脆弱，一旦遭受破坏，往往不可恢复。因此，山区公路桥梁工程设计要充分考虑环境因素，认真研究山区的自然环境和人文环境，以保护当地环境为主要支撑点，在达到桥梁设计总要求的基础上最大限度地保护山区地形地貌原有状态。

另外，受山区独特的水文条件和自然环境影响，山区公路桥梁工程设计在满足桥梁安全通行功能的基础上要充分结合景观设计相关知识，与当地自然景观充分结合，赋予桥梁更多的功能。

4.3 优化桥梁上部结构设计

受山区特殊的地形、地势影响，特殊大跨径的桥梁不适合在山区建设，因此山区较多选择中小跨径的桥梁结构。常用的标准中小跨径有6、8、10、13、16 m五种，其在山区公路桥梁工程设计中较多采用。

在山區公路桥梁工程设计中，上部结构设计主要包括空心板、预制T型梁、预制小箱型梁等。不同跨径桥梁采用不同的上部结构设计，比如，桥梁跨径小于30 m时，上部结构可以设计成空心板，预制T型梁，预制小箱型梁，三者都可满足山区桥梁设计要求;在设计跨径为35 m、40 m或50 m的桥梁时，设计人员需要根据桥梁上部结构的实际受力及最大受力情况，选用较为常用的T型梁、预制小箱梁。T型梁充分利用混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能，减轻桥梁结构的自重。当桥梁跨径小于20 m时，为合理控制造价成本，桥梁上部结构可采用空心板设计形式，跟其他设计形式相比，空心板截面造价比较低，成本投入不大，经济实用。所以，跨径比较小、桥下净空不高的桥梁更适合选用空心板截面设计[4-5]。

4.4 优化山区公路桥梁工程桥墩设计

山区桥梁桥墩设计要结合山区地形地势条件，根据墩高进行具体分析。比如，当桥墩高度小于40 m时，可采用柱式墩或Y型薄壁墩。对于山区桥梁桥墩设计来说，常使用柱式墩的结构形式。考虑到山区公路桥梁工程设计的难点，在进行桥墩设计时，应对其涉及的两种形式（圆柱和方柱）进行认真研究。圆柱形和方柱形两者在外观上易于区分，同圆柱相比，方柱具有一定的美观性，圆柱在外观上较为常规，圆柱上、下部结构与桩基衔接较为简单，并且圆柱形桥墩箍筋的主要成分为混凝土，具有良好的稳固性，保障了桩基强度[6]。

4.5 优化山区公路桥梁桥台设计

对于山区公路桥梁工程设计而言，桥台设计也占很大比例，常见的山区桥梁桥台设计形式有重力式的U型台、肋式台和柱式台三种形式。结合山区的实际情况，山区桥梁的U型台设计要合理设置台阶数，施工时要合理减少开挖，减少开挖可能造成的二次破坏。另外，当选择柱式台时，要考虑其本身特点，抗推刚度小，而在桥长较长、台后填土较高的工况需要抗推刚度较大的桥台，因此这时不适合选用柱式台。当台后填土高度控制在5 m以下，桥长控制在150 m以内时，适合选择柱式台[7]。

4.6 优化山区桥梁桥墩与路幅的关系

在山区公路桥梁工程设计中，路基设计基本包括两种形式，一种是整体式路基，一种是分离式路基。选择时，人们要根据山区桥梁设计总体思路，结合山区自然景观现状及山区桥梁工程设计环保要求。根据上述情况，山区桥梁多选择整体式路基，整体式路基具有明显的特点，即桥墩与路幅为双幅四柱的形式，具体表现为整体式路基为双幅桥，与之相对应的下部结构应采用分幅进行单独设计，以保证桥墩、桥身结构的稳固性[8]。

4.7 优化山区公路桥梁基础设计

对于山区公路桥梁而言，其基础设计形式主要是扩大基础和桩基础。两种基础设计形式有着明显的区别，扩大基础设计主要用于地质地势相对较好的区域，山区公路桥梁工程多选择该种形式。扩大基础是一种施工较为快捷又较为经济合理的桥梁基础。但是，在设计过程中，人们还应考虑地形地势条件是否适用，若地质条件特别恶劣，则要考虑桩基础设计形式，其主要利用桩基加强桥梁下部结构的稳固性。

5 结语

山区地质构造复杂，地形多变，地势起伏大，山区多为我国经济发展较为落后的地区，也是我国打赢脱贫攻坚战的关键节点。因此，建设和完善山区交通设施是国家全面建成小康社会的需要，也是山区经济发展的需要。因山区地形地势多样，公路桥梁结构选择各有不同，设计方案也有所区别，不同山区地质条件对不同桥梁结构的要求不同，因此，设计人员要加大对山区公路桥梁工程设计的研究力度，做好山区资料收集工作，对各地区情况进行科学分析，实地考察，设计出符合山区需要的桥梁工程设计方案。另外，为保证山区公路桥梁施工质量，施工单位应严格按照设计要求、设计标准进行施工。施工期间，设计人员要与施工单位时刻保持联系，根据现场施工条件，及时修改设计方案中不合理的地方，并上报主管部门进行批复。

参考文献：

[1]董野.对山区公路桥梁设计的探讨[J].中国科技纵横，2011（8）：177.

[2]崔超，卫李平，魏志峰.山区公路桥梁设计的探讨[J].科技风，2009（15）：1.

[3]方乾，赖晓霞.山区公路桥梁设计探讨[J].江西建材，2013（4）：199-200.

[4]周剑萍，柏松平.高原山区公路桥梁初步设计阶段关键技术探讨[J].公路，2012（11）：42-46.

[5]周华毅.山区高速公路桥梁设计对墩型选择的研究[J].黑龙江交通科技，2011（9）：238.

[6]汪庆华.高速公路桥梁高墩柱质量问题探究[J].价值工程，2010（27）：89.

[7]陈晓兰.浅析山区中小跨径桥梁设计要点[J].四川水泥，2016（3）：101.

[8]张实.公路桥梁设计的安全性和耐久性分析[J].林业科技情报，2019（4）：126-127.