道路与桥梁的设计方案及技术要点分析

张竞

（甘肃省建筑设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730030）

0 引言

道路与桥梁的设计方案对工程项目性能有直接影响，保证设计方案的合理性、强化施工技术管理对于提高工程项目整体质量的意义重大。实际上，道路与桥梁的设计方案本身具有复杂性，在方案设计过程中需要设计人员能够掌握设计方案要点，并优化技术技术方案，这样才能有效降低道路桥梁项目质量缺陷的发生率，对于政工工程项目施工具有重要影响。

1 道路与桥梁设计方案分析

1.1 基本设计原则

为保证道路桥梁整体结构的稳定性，设计人员在方案设计中应重点关注以下几方面要求：其一，在结构尺寸上，应确保道路桥梁具有较高的强度，并且在刚度设定上应有效控制变形问题。在设计中应关注道路桥梁的稳定性，尤其是要维持原形状与原位置，避免因为各种原因造成道路桥梁位移。其二，在道路桥梁使用上，桥梁应满足未来地区经济发展要求，能确保100年内设计基准期内桥梁可以正常使用，并且支持通航、泄洪以及车辆通行的要求；同时设计人员也应充分考虑到道路桥梁综合利用的要求，满足管线搭载等各种工况的使用要求。其三，在经济要求上，道路与桥梁的设计应有效控制工程项目总成本。可以在遵守因地制宜原则的基础上，降低工程项目的施工难度并实现就地取材等。例如在桥梁设计中，设计的位置应考虑缩短两岸运距的要求，顺应地区经济发展，保证经济效益等。

1.2 桥梁平、纵、横断面设计

1.2.1 平面设计方案

第一，设计人员在设计方案中应确定桥位，其中桥梁与涵洞的位置应考虑道路的总体走向，例如为满足路线弯道、水文等方面的要求后，在设计过程中可选择斜桥或者弯桥；针对公路上的大型桥梁、中型桥梁，原则上设计人员应考虑路线走向的要求，此时可选择在河道顺直、水流稳定且具有良好条件的河段上。

第二，在设计方案中，桥梁平曲面半径、平曲线加高、加宽以及设置变速车道时应符合线路等级的规定。

1.2.2 纵断面设计方案

桥梁断面设计中应考虑以下因素的影响。

首先，在确定桥梁总跨径中，设计人员应确保在桥梁使用年限内，桥梁可以满足通航、泄洪等功能要求，也要避免因为过度压缩河床而不利于河岸变迁的情况。同时在设计方案中应考虑以下几种特殊情况：第一，针对基础埋深，在设计中可适当考虑增加冲刷等级，这种方法有助于适当减少总跨径。第二，针对平原地区稳定的宽滩河段，因为该位置具有漂流物少、流速平缓等特征，所以可以适当压缩浅水流区段，但是设计人员应谨慎对待，避免压缩后会对路堤、周边农田等产生不良影响。

其次，采用桥梁分孔方案。根据结构设计的要求，为满足该目标应在满足桥梁正常使用功能的基础上，控制结构的造价，实现成本控制的目标。同时也应该满足桥梁的基本使用要求，即通航以及连接周边交通运输等。常见的设计方法为，通航孔被设置在最方便航行的河域上；针对变迁性河流，可根据设计方案选择适当增设若干个通航孔。而针对建设在湍急或者山区深谷的河流，应该采用大跨径设计方案，必要时可根据技术可行性选择特大跨径的单孔跨越技术。

最后，确定桥面高程。在计算桥面高程中，设计人员应注意：一是流水净空的设计要求。在设计方案中应按照水位计算高程，其中在计算最小桥面标高中，计算方法：水位+建筑高度+桥下净空安全值。二是根据桥梁通航净空高度的相关要求，为满足安全通行的目标，设计方案中通航孔桥跨结构的下缘应高出通航水位计算净空高度。

1.2.3 横断面设计

在横断面设计中可按照《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）中所规定的各级公路的行车宽度、路肩宽度以及中间带宽度等，根据上述数据可以确定桥梁宽度。在设定桥梁桥面横坡中，双面坡的坡度为1.5%～3.0%，单面坡的坡度为1.0%。

1.3 荷载作用下的桥梁设计

荷载是影响道路桥梁设计的重要组成部分，其中的重点包括：

一是根据行车道宽度进行桥梁结构设计，两者之间的关系如表1所示。

表1 桥涵设计车道数量

而在计算车辆荷载中，相关技术人员也可以按照表2的相关数据来判断车辆荷载参数。

表2 车辆荷载的技术指标

二是在计算人群荷载中，设计人员可考虑到以下因素的影响：第一，当桥梁跨径≤50m 时，人群的计算荷载标准为3.0kN/m；当桥梁跨径＞50m 时，则人群荷载可以按照2.5kN/m的标准计算。第二，对于行人密集的场所，在计算桥梁人群荷载中可以按照第一条中所示数值的1.15 倍进行计算。第三，在人行道板设计中，可以将其视为一个板块，可以按照4.0kN/m的标准计算荷载。

1.4 偶然事件设计

在道路桥梁运行期间，汽车撞击可能会对桥梁的性能产生直接影响，在该研究中，设计撞击力标准值为1000kN，垂直方向取值为500kN，作用于行车道约1.2m 的位置，撞击点可以直接分布在构件上，此时为减少因为撞击而造成的破坏现象，可选择在设计位置增加钢筋网的方法，强化该部位的物理性能。

2 道路桥梁设计中的常见设计问题与技术处置

道路桥梁设计具有复杂性，其中涉及诸多问题，为了能够深入了解道路和桥梁设计中的相关技术问题，将从道路与桥梁连接位置的设计与施工方案入手展开详细分析。

2.1 道路桥梁连接位置的设计问题分析

2.1.1 桥头引道设计中存在的问题

在道路桥梁设计中，根据道路平顺性的要求，应在道路与桥梁连接位置增设过渡段，但是因为设计方案不合理会导致车辆在经过此处时出现跳车等问题，轻则造成桥头搭板破损，严重情况下会威胁驾驶人员的行车安全。同时，为了能够降低桥梁与道路在硬性指标之间的误差，在连接部位通常会增设搭板，由于搭板设计质量问题会对连接部位的性能产生影响，随着时间的推移会造成台背位置填土大量流失，增加路面塌陷等质量问题发生率。

2.1.2 边坡防护效果差

在当前道路桥梁项目中，沉降是连接部位常见的质量缺陷。因此为强化该部位的性能，设计人员应根据边坡防护的要求做好防雨防水等措施。但是有研究认为，当前项目中部分地区所制定的防护效果有限，经常出现防护不全面的问题，导致桥梁边坡更容易遭受水的侵蚀。

2.2 连接位置的设计工艺

2.2.1 正确回填

在该部位施工中，道路与桥梁连接部位可采取不同的回填工艺，一般根据工程项目的要求，可根据不同工况制定施工方案。一方面在回填材料的选择上，可以选择砂性土以及其他透水性材料为主，上述材料在压实与回填之后能维持满意的密实度。另一方面在选择施工工艺时，挖除路堤与台背结合部位的松土，经过开挖后形成台阶状，填筑时严格控制各层的厚度，此时的厚度通常小于20cm，并且应尽量确保各土层的均匀性、密实性，可满足小型夯击设备的碾压要求。

2.2.2 设计桥头搭板

根据工程项目经验可知，在道路桥梁连接位置经常出现跳车、沉降等质量问题，所以设计人员可根据工况选择桥头搭板工艺，例如桥梁与大型道路之间的搭接长度为9.0m，而小型道路与桥梁连接部位的搭接长度约为5m。同时在设计暗杆中，为强化连接部位的密实度，通常可选择在连接位置增设具有良好物理性能的钢筋混凝土搭板，将该材料搭设在路基与桥台上，下方设置枕梁之后，使连接部位形成平顺过渡带，进而有效降低跳车等质量问题的发生率。

2.2.3 台背回填设计方案

首先，在该部位设计中，需要设计人员能正确评估道桥连接部位的地质以及桩基础结构等几方面因素对结构的影响。其一，在施工中可选择砂砾、石岩渣等具有良好透水性、强度高的材料，在确保填料的性能满意后一次性回填到位。其二，按照路基结构的特征，设计人员可以从现有结构的基础上增设水泥稳定层来提升路基刚度。其三，按照连接部位结构特征设置斜坡，这种设计方案的优点是可以避免出现竖向变形以及刚柔突变等质量缺陷。其四，在台背回填后，该施工方案有助于控制桥梁与路面之间的错台高度之后，确保桥梁与路面之间良好衔接，这种设计方案能够避免出现跳车等安全问题。

其次，在施工过程中应注意，施工水平会直接影响连接部位的性能，而施工方法不恰当会影响连接部位的稳定性，需要做好该部位的施工质量控制。在连接部位施工中应掌握关键工艺，如在台背回填中，所有回填材料可做压实处理，此时在压实施工中应注意，台背位于路基与桥台的连接区域，所处位置较为特殊，压路机在运行时距离控制难度大，若远离桥台则会限制机械设备的作业范围（部分区域难以得到碾压处理），此时在采取机械施工方案时可能会影响桥台稳定性，并引发路面不平整等质量问题，所以在施工中应选择正确的台背回填施工工艺。一般在回填压实作业中可采用分层施工的方法，分层厚度可控制在20cm 左右，且所选择的回填材料应评估材料的强度、级配以及透水性等方面的要求；针对台背位置小型设备无法覆盖的情况，可采用人工回填的施工工艺。

最后，在施工中应正确评估回填施工质量，一般在工程项目可以通过超声技术施工，根据回填部位了解岩石部位后，可选择具有较高承载力的土层，并根据施工要求选择扩大基础以及优化补桩工艺的方法，这种工艺有助于减少沉降量，对于提高整体结构质量具有重要意义。同时针对台后填方段，在施工中也应该做加固处理，这是避免发生沉降的重要组成步骤。因此根据这一特征，在施工管理中要求相关人员能够做好连接部位的施工控制，针对现场的不良地质问题，在施工基础处理中应考虑现场排水固结等方面的要求，合理设置排水板或者选择其他降水措施等。在条件允许的情况下，可选择在桥台位置增设搅拌桩，通过搅拌桩在工程中构建良好的过渡段，此部位施工中可选择具有良好的性能的输浆胶管，该管道的功能是连接搅拌机和贮料泵，确保能够在更短的时间内注浆，进而改善整个结构的物理性能，提高施工质量。

3 结语

做好道路与桥梁的设计与技术管理对于提高工程项目施工质量具有重要意义，所介绍的工程设计方案与技术管理方案对于提升整个道路桥梁施工质量的意义重大，能够最大限度地提升工程项目的施工要求；所介绍的相关施工工艺与设计方案科学有效，对于类似工程项目有一定的借鉴意义，满足道路工程项目的施工要求，对于一般工程项目施工质量管理有积极意义，值得关注。