山区公路中小跨桥梁设计关键问题分析

（四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

在交通比较发达的北方地区，由于地势低平，地形比较平缓，在进行公路路网的建设中发展速度极快，公路桥梁的建设也呈现出任务量大，难度相对较小的状态。相对比而言，南方山区地带公路桥梁的建设呈现出分布不均匀，设计难度大的特点。由于山区地形地势的影响，使得山区公路桥梁的设计中存在很多的问题，为了更好的促进山区交通事业的发展，山区公路桥梁的设计必须更加精细，更加专业。本文在此基础上主要对山区公路中小跨桥梁的设计中存在的相关问题进行了探讨，希望能为同行业提供借鉴，进而促进山区公路交通事业的发展。

1 山区公路中小跨桥梁的特点

（1）地形地质勘测存在一定的困难。由于山区公路的地势特点，很多公路都是在新开发的山区，地形复杂，地质多为坚硬的块石，所以在进行设计前的勘测时，其高程的测量，横断面的测量及周围地形的测量都存在一定的难度，这就给测量和设计人员极大的考验，为了设计数据的准确性，需要测量人员具有严谨的工作态度和强大的克服困难的心态。

（2）很多桥梁都属于高墩桥梁。山区地势崎岖，高低不平，所以在设计桥梁时，很多都是高墩桥梁。虽然高墩稳定性强，且能够满足地形地势的特点，但是由于高墩属于柔性结构，所以受施工的影响较大，对于横向荷载的作用也比较明显，同时地震作用对高墩结构的稳定性也十分不利，而山区属于地震频发区，因此，高墩结构极易产生横向位移，进而影响整座桥梁的稳定性[1]。

（3）施工难度较大。山区地形的影响直接决定了桥梁的施工工艺，在平原地区桥梁的现浇工艺以及支架搭设工艺，在山区的很多桥梁建设处都不能应用，因此在桥梁施工时，施工人员必须根据现场的地形特点选择可用的施工方式，保证桥梁建设的顺利进行。

2 山区公路中小跨桥梁设计中存在的问题

2.1 设计理念和设计方法不完善

山区公路中小跨桥梁在进行设计时，应该充分了解桥址的地质和地形，全面分析桥梁的受力及周围环境的影响，选择最合理的桥梁结构。但在实际的设计过程中，由于一些因素的影响，导致桥梁在使用过程中出现了诸多的问题。首先，在设计时，设计者更多的看中经济效益，而忽略了环境的影响。在选择桥梁结构时，往往直接根据惯有的设计思路，选用最经济实惠的桥梁结构形式，而并没有关注到桥梁的耐久性，实用性等特点。在对于中小跨桥梁的细部结构进行设计时，更多的沿用以前的结构形式，很少能够主动研究桥梁的新技术，新施工工艺，进而导致桥梁设计好多年一成不变，进而使得山区很多桥梁在日益增多的交通量的影响下，出现了不同程度的损坏。其次，对于现阶段的山区公路中小跨桥梁的设计来讲，设计者更多的依赖于各种各样的设计软件，随着科学技术的发展，市面上有很多的设计软件，且设计功能越来越强大，这间接的导致了设计人员设计理念和设计方法的落后。在进行山区公路桥梁的设计时，设计人员为了尽快的完成任务，往往直接套用以往的标准图。一味地照搬前辈们的设计图，而并没有融入自己对于桥梁的思考，这就直接导致了山区桥梁在设计上的千篇一律，毫无新意。因此，设计人员应该时刻保持学习的心态，不断的创新，开发新的设计思路和设计方法，加强学习，在桥梁设计中融入自己真实的思想，让桥梁更加稳固。

2.2 结构选型存在偏差

在山区公路中小跨桥梁的设计中，最主要的是结构的选择。上部结构形式，下部结构形式以及桥梁支撑体系等的选择。现阶段设计者的结构选型存在一定的偏差，在进行桥梁结构分析时，由于高墩以及复杂地质地形条件的影响，设计者根据个人经验，往往进行不同的结构简化分析计算，以满足规范要求，进而使得桥梁结构在设计上存在一些偏差，再加之施工过程中的误差影响，导致桥梁结构的稳定性较低。

3 山区公路中小跨桥梁设计优化

3.1 设计理念和方法的优化

随着交通量的日益增多，桥梁结构的设计也应该顺应新的规范要求。在进行山区公路中小跨桥梁的设计时，不应该仅仅考虑经济因素，应该更多的考虑桥梁的安全性和耐久性，考虑施工条件的可行性，充分研究了解山区公路的地形地质条件，优化桥梁设计。

另外设计者在进行山区公路中小跨桥梁的设计时，不能过度的依赖计算软件，应该活跃自己的思想，多分析计算结果的准确与否，将自己的思想融入设计中，摆脱设计软件的束缚，而仅仅将其当作一个辅助工具。设计者在设计时还应该树立自主创新的意识，可以为桥梁增加一些文学元素，在原有参考图的基础上增添新的设计，有目的性的将原有形式的桥梁进行改造、优化，提高桥梁的承载能力。

3.2 桥梁结构设计的优化

3.2.1 桥梁结构体系的优化

对于山区公路中小跨桥梁来讲，由于桥梁跨径较小，所以，可以选用先简支后连续的结构形式，也可以选用连续刚构体系。这两种结构体系的稳定性较高，比较适合山区的地形地势，还能增加车辆行驶的舒适性和安全性。另外，在进行结构选型时，应该根据山区的地势特点，尽量选择标准化，好施工的桥梁结构，这样便于控制桥梁的施工质量。同时应该尽可能的减少斜交桥和曲线桥的设计，对于特殊的地形，可以选用错孔布置的方式，或者增大跨径，加宽沟渠等等。

3.2.2 支撑体系的优化

山区公路中小跨桥梁一般为空心板结构或者箱梁、T 形梁结构，在设计时根据桥梁周围环境及各种荷载的作用情况，一般使用简支结构（桥面连续）或者先简支后连续的结构。由于简支结构中每跨桥梁单独受力，结构相对比较稳定，施工简便，因此在山区公路桥梁的设计中得到了广泛的应用。但一些跨径稍大的桥梁，则常选用先简支后连续的结构，该种支撑方式能够很好的传递结构的受力，保持结构的整体性，进而保证桥梁在行进过程中的安全性和舒适性，在山区公路中小跨桥梁中也经常使用[2]。

3.2.3 桥梁上部结构的优化

由于山区公路地势崎岖，在一些材料的运输上和结构的施工中都存在一定的困难，因此，在选用上部结构时，尽可能选用梁板式结构及标准跨径。箱梁、空心板及T 梁的适用范围如表1所示，

表1 桥梁类型适用范围

空心板结构是目前桥梁设计中最简单的结构形式，其施工工艺也已经相对成熟，由于其造价较低，受力相对稳定，因此在山区公路中小跨桥梁中被经常使用。但空心板结构经过长期的使用，容易出现一些板底裂缝，铰接缝也比较容易脱落；相对比空心板来讲，箱梁结构适用的桥梁跨径大一些，其整体性及结构的抗扭性能较强，所以也经常适用于山区公路中小跨桥梁中，但由于箱梁结构预制工艺比较复杂，施工难度也较大，所以适用于多跨连续结构；T 形梁结构的受力性能很好，自重也比较轻，抗变形能力较强，但T形梁结构在预制和后期的变形维护及养护中都比较复杂，存在一定的困难。

3.2.4 桥墩台结构设计优化

桥梁结构中，下部结构是主要的受力结构，因此在设计时应该格外严谨仔细。对于山区公路中小跨桥梁来讲，下部结构的选择要充分考虑到地形地质的影响以及施工因素的影响。山区公路中小跨桥梁结构的桥墩一般为高墩柱结构，其类型主要分为圆柱墩、方形墩、薄壁墩等，对于常规桥梁，圆柱墩的选择较为常见，原因在于其施工质量容易控制，构造也更为简单[3]。其余形式的桥墩结构应该根据桥梁现场的实际情况具体分析，综合利用。桥墩基础更多利用钻孔灌注桩基础、扩大基础等，当桥梁所处山区地质条件较好时可以选用扩大基础，当桥梁所处的横坡度和纵坡度较大时可以选用桩基础，当地质条件较差，土层的摩阻力较小时，可以考虑缩小桩基间距，进而提高地基承载力，保持桥梁结构的稳定性。桥台结构主要有桩柱式桥台、重力式桥台和肋板台。在常规情况下，优先选用桩柱式桥台，当桥梁跨径过小时，可以选用重力式桥台，当桥台较高时，可以选用肋板台，来抵抗台后土压力[4][5]。

4 工程案例

4.1 工程概况

山区某一级公路跨越河渠，桥址处河道现状为不规则的形状，断面为复式断面，河口宽242 米，主河槽宽度为59 米，河底宽度为36.6 米，防洪流量238m/S，防洪水位：38.11 米，河底高程：32.950 米，边坡坡度为1：3，坡顶高程为40.11。

4.2 桥梁结构形式选择

在该工程中，拟定了两种设计方案，具体如下：

方案1：桥梁斜交角为120°，拟建11-20m 预应力混凝土空心板桥，桥梁长220 米，桥宽为2 X（0.5m 护栏+净-11m+1m 中央分隔带），桥面铺装为10cm 沥青混凝土+防水层+15cm 整体化混凝土，桥梁下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础，桥台处及两个桥墩处设GQFC-60 伸缩缝，台后设置8 米搭板。

方案2：拟建7-30m预应力混凝土T梁桥，桥梁长210m，桥宽为：2X（0.5m护栏+净-11m+1m 中央分隔带）。桥面铺装为：10cm 沥青混凝土+防水层+15cm整体化混凝土。桥梁下部采用柱式墩台、钻孔灌注桩基础。桥台处及2 个桥墩处设GQFC-60 伸缩缝，台后设置8m 搭板。

两种方案的优缺点对比如表2

桥梁方案对比表2

根据该山区公路的特点以及该地区的抗震要求，最终选择7-30m 预应力T 梁结构。

5 结束语

山区公路桥梁是山区交通的重要连接枢纽，而中小跨桥梁则占据了其中的很大部分，其结构的稳定性直接关系到山区人民的出行安全，因此桥梁设计人员在设计时要综合考虑地形地质及各种设计要求，转变设计理念，自主创新，摆脱以往设计软件的束缚，真正深入透彻的了解桥梁设计的各个部分，通过不断的对比计算来确定桥梁的结构形式，采取各种措施来满足山区公路的地势地质要求，延长公路及桥梁的使用寿命，提高结构的承载能力，为山区公路交通事业奉献一份力量。