山区高速公路桥梁设计探讨

兰州乾元交通规划设计咨询有限公司，甘肃 兰州 730000

山区地势险峻、地形复杂，高速公路桥梁设计的难度较大，对设计人员有较高的要求，同时工程建设的费用较高。因此，设计人员在进行山区高速公路桥梁设计时，不仅要结合地形考虑设计的耐用性，还要兼顾实用性和经济性。如果设计人员没有按照较高的标准进行设计，就很难保障桥梁的安全性，导致后续产生高额的维护费。

1 山区高速公路桥梁建设的特点

1.1 技术难题多

山区高速公路不同于一般的高速公路，其地势险峻，地形条件复杂，水系较多，水文条件很难逐一探明。山区地面落差较大，存在陡崖、断层等地形，在暴雨等恶劣天气情况下很容易发生山体滑坡和崩塌，并引发泥石流。面对这种极端的地质情况，工程施工的难度极大，在具体的勘察设计和施工中会遇到很多技术性难题。例如，在初期支护施工完成后，工程常会出现开裂、变形、塌方等一系列病害，并随着施工的逐渐深入，加剧大规模沉降风险，进而加大施工的风险，影响施工作业的有序开展。若想保证工程质量，就需要结合当地的水文以及地质地形进行工程设计，采用分层开挖支护法，避免出现单一受力点，同时加强施工的质量管理，对工程进行全过程严格把控，这样才能进一步解决难题，保证施工的质量。

1.2 工程规模大

山区高速公路桥梁因为要跨越高山、深谷等众多不同的区域，所以在实际施工过程中需要施工的公里数较长，需要的施工人员也较多，进而扩大了管理的规模，增加了管理的难度。此外，在具体的施工过程中需要使用的工程设备较多，涉及的环节多且复杂，需要多个部门采用不同的施工工艺、工序等协调配合，这也是造成工程规模较大的主要因素。工程周期较长、工程任务复杂艰巨，故要想保证桥梁质量，就要做好现场勘察，并结合当地的地质条件提出切实可行的技术方案，严格把控设计和施工的关键点，这样才能进一步确保施工的质量，提升桥梁的耐用性和安全性。

1.3 工程造价高

由于山区高速公路桥梁的建设周期长，工程任务复杂艰巨，需要投入大量的机械设备、工程物资以及人力资源，还要配备具有专业施工技能的人才。因此，山区高速公路桥梁的工程造价成本不同于一般的工程，其工程造价更高。例如，要给每一根墩柱提供6m的模板，配备大吨位吊车以及其他众多机械设备，这些都需要大量资金提供有力的保障。

1.4 施工存在安全问题

山区一般地势险峻，加上桥梁施工通常需要进行高空作业，这两种因素的叠加不但使施工难度显著增加，而且施工人员的安全问题更加难以得到有效保障。高空作业相较于其他普通作业方式，难度系数更高，且山区地势地貌较为复杂，有些地方无法完全依赖机械设备进行施工，必须辅以人工才能开展作业，因此难以有效保障工作人员的安全，施工存在很多安全风险。

2 山区高速公路桥梁的设计原则

2.1 具备经济性，施工养护容易

山区地势险峻，地形起伏较大，在进行桥梁施工时需要投入更多的大型设备和专业技术施工人员，导致山区高速公路桥梁的工程造价成本相较于其他普通工程施工成本要高得多。山区高速公路桥梁的建设需要考虑经济性和工程的可行性，在两者之间尽量寻求平衡。同时，中小型桥梁应该在有预制条件的前提下采用预制结构，而大跨径桥梁应该就地选材，以缩短材料的运距，同时应尽可能地使用现浇结构。此外，桥梁后期的养护十分重要，尤其是对于处在地势条件不好、气候环境恶劣的桥梁，必须使所建设的桥梁具有良好的耐候性，并且便于后期的养护管理。

2.2 造型优美，与自然相协调

造型优美的桥梁既让人赏心悦目，又可以树立山区良好的形象，因此在设计桥梁时，应在保证桥梁质量的前提下，使其造型更加优美。同时，在生态环境日益恶劣的情况下，山区公路桥梁的建设更应该考虑其对自然环境的影响，尽量避免或减轻对自然环境的破坏，使人与环境和谐相处。例如，在建设高速公路桥梁时，应尽量避免污染河流，将对自然环境的破坏降到最低；在修建山区高速公路桥梁时，要尽可能保护建设区域内的耕地和其他自然生态环境。

3 山区高速公路桥梁设计优化措施

3.1 上部结构设计优化措施

地形、地质、水文、桥梁跨度、桥墩高度等都会影响山区高速公路桥梁上部结构，因此，设计人员在进行上部结构设计时，应充分考虑这些因素的干扰，选择一些便于施工、结构简单、工程造价低的桥型。在对普通的桥梁的上部结构形式进行设计时，应多采用装配式结构；而对于高度大于60m的桥梁而言，为了提高桥梁质量，一般采用连续刚构桥型。但是山区地势较为复杂，容易在雨季受到河流的影响，河水内所携带的泥沙石等物质会威胁桥墩的稳定性，因此应尽量避免在沟谷中心设置桥梁跨越点。同时，为了更好地使桥梁适应山区地形，可以采用组合跨径布控的方式。此外，应注意斜坡上桥梁基础施工，确保不会受到当地植被的影响，要尽可能地采取跨度较大的设计。

3.2 下部结构设计优化措施

设计人员在进行山区高速公路桥梁下部结构设计时，应考虑桥梁的抗震性。设计人员在计算弯桥高墩时，应考虑其偏心荷载、离心力和风荷载等影响因素，并且要保证各桥墩的高度相差不大，才能进一步确保山区高速公路桥梁的抗震性能。桥梁墩高小于35m的桥墩，一般采用圆柱式的桥墩；桥梁墩高大于35m的桥墩，一般采用空心类的桥墩。同时，在设计桥梁下部结构时，设计人员还应该尽量减少桥墩类型，以方便标准化施工。此外，斜坡也是施工需要重点考虑的地方，尤其是当斜坡较陡时，应增加桩基础的嵌岩深度。

3.3 附属结构及排水设计优化措施

山区高速公路桥梁的附属结构和排水系统非常重要，只有对其进行优化设计，才能使公路桥梁更加稳固。首先，应该关注桥头搭板的设计。当地层为均匀岩层时，如果桥台的位置处于挖方段，那么在设计时就不可以设置搭板。其次，需要考虑桥梁的伸缩装置设计。当桥梁为高墩时，要考虑伸缩量增大的情况，然后通过一定的计算使伸缩装置得到合理的延长。最后，桥面防排水设计要根据桥梁的位置进行优化设计。如果桥梁位于凹形曲线上，那么可以在曲线的低凹点设置对应的泄水孔，然后加密泄水管；如果桥梁需要跨越水库或者经过敏感的水源保护区，则需要对桥面排水进行集中排放。在桥面排水的具体设计中，要将桥面的水设计引入附近的边渠位置，而不能将水排在公路上，以免对路面造成污染，影响路面正常的交通运行。鉴于此，当桥梁需要跨域水库或者经过水源保护区域时，可以进行隔油沉淀设计，从而满足排放的标准。

3.4 桥梁防滑坡的设计优化措施

山区高速公路桥梁所处区域的气候条件一般较为复杂，如果桥梁在降雨、降雪量较大的区域，则车辆在行驶的过程中容易出现打滑现象，极易发生交通事故，针对这种情况，设计人员应该做好桥梁防滑坡的优化设计，以防车辆出现滑坡现象，保障人们安全出行。因此，设计人员要做好减载、反压、地面排水等多项设计，降低滑坡的概率，保障山区高速公路桥梁的安全性。同时，应尽量在旱季施工，有效避免破坏滑体的稳定性。山区高速公路桥梁的设计如果实在无法避免滑体，应考虑对滑体进行防护和加固。在实际的优化设计中，如何选择防滑坡的设计方案，需要设计人员进行深入考察，对当地的实际情况进行分析，从而选择最优设计方案，保障桥梁的安全性。

4 结束语

总之，山区高速公路桥梁对山区经济发展的意义重大，设计人员应该对山区进行实地考察，并采取合理、科学的设计方案，进一步提高山区高速公路桥梁的安全稳定性能，避免在后续的使用中出现问题，保障山区高速公路桥梁的质量，推动山区经济的发展。