论山区公路桥梁设计

　　摘要:我国幅员辽阔，大部分地区以山区、丘陵地貌居多。随着我国的经济发展和西部大开发，大力发展山区高等级公路成为必然。因此，对山区高等级公路桥梁设计的研究具有重要的现实意义。山区桥梁弯坡桥多、高墩大跨多、墩台形式复杂。能否合理的选择桥型．成为影响整个工程造价、施工工期及使用功能的关键。本文针对山区高速公路桥梁就以上特点，探讨山区高速公路桥梁设计。
　　关键词:高等级公路；桥梁设计；山区
　　一、桥位选择
　　1、跨越V形沟谷时的桥路比较
　　山区高等级公路由于受公路线形标准的限制．大部分桥梁不受水文控制而只受地形控制不宜做路基而设置为桥，路桥比较一直是难以把握的关键问题，也是影响公路造价的问题。实际运作中．往往认为桥梁跨越方案安全省事，就直接考虑桥梁方案。实际上，对于地质情况较好的V形沟谷．虽然填方中心高度超过2Om甚至达到3Om．但收敛较快，考虑路基方案可能比桥梁方案更安全经济因为这样的地形条件下架桥，场地局促．难度大，横纵坡陡，极易引发边坡失稳：而对于宽缓地段．虽然填方高度只有20m左右但如果填方多基底需进行处理，考虑桥梁方案则更安全经济。
　　2、横坡陡峭段半边桥与挡墙的比较
　　山区高等级公路常经过横坡陡峭的地区，这时一般考虑宁挖勿填，但有时挖方过大．不得不考虑半填半挖或小填方，由于路面较宽且地面横坡陡，使得低的一边可能填方很高。且由于横坡陡，做路基不易，可考虑设半边桥半边路基。当低侧路肩处填土高度在15m左右时．应综合地形、地质情况考虑设加筋挡墙锚杆挡墙等与半边桥做综合比较后决定是否设置半边桥。大于15m的地段由于挡墙高度的限制，只能做桥。小于15m的可根据地质情况考虑选择做挡墙通过。
　　二、桥型的选择
　　1、简支梁桥
　　简支空心板桥多数用于小桥，其跨径一般在2Om以下，常用于跨越小的沟渠、河溪。T型及箱型简支梁桥亦是修建较多的桥型．跨径一般为3Om～5Om。T型、箱型简支梁桥常设计成多跨，适用于跨越宽而浅的沟谷、河流。简支梁桥是山区高等级公路中小跨径桥梁的首选桥型之一。对于多跨简支长桥，常做成以下两种形式，a)桥面连续，形成一种“准连续”结构；b)先简支后结构连续，同时桥面连续，这种结构成桥后受力同连续梁。
　　2、连续梁桥
　　等高度连续梁的合理跨径为25m～60m，常采用支架整体现浇或顶推法施工。在山区高等级公路中常用于弯坡、斜桥或跨线桥。变高度连续梁的合理跨径为60m～2OOm，常采用悬臂施工法。在山区高等级公路中，常用于跨越大的沟谷、河流。大跨径预应力混凝土连续箱梁是山区高等级公路大跨径桥梁的首选桥型之一。
　　3、连续刚构桥
　　连续刚构桥将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成．常用于高墩和大跨径桥梁中。由于桥墩参与工作，连续刚构桥由活载引起的跨中区域正弯矩比同跨径连续梁桥的小。当墩高达到一定高度后，两者上部结构的内力相差大。而薄壁桥墩底部所承受的弯矩、梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。连续刚构桥的合理跨径在80m～3O0m常采用悬臂施工法。在山区高等级公路中用于跨越大的、较深的沟谷、河流。
　　4、拱桥
　　拱桥在竖向荷载作用下拱圈承受压力和弯矩．墩台除承受竖向压力和弯矩外．还承受水平推力，水平推力使拱内弯矩减小因而抗压强度高的材料能充分发挥作用使拱桥的跨越能力得以增大。在山区高等级公路跨越沟谷、河流、道路时采用。可不设中间桥墩，一跨通过．
　　三、一般性桥梁上部构造设计
　　1、一般设计原则
　　山区高等级公路桥梁除跨越特别大的河沟的桥和有特殊要求的桥外，常用标准化、装配化简支梁设计其跨径有16、2O、25、3O、4O、50m．横断面形式有空心板、T梁、小箱梁等。对于跨径小于30m的有空心板、小箱梁、T梁等3种结构对于4O5Om跨径宜采用T梁一对于5Om跨径T梁，由于对路线的适应性差．且大型机具进入困难，因此一般情况下不选用5Om跨径T梁。山区高等级公路桥梁常用的标准跨径为20、25、3O、40m。
　　2、具体桥梁设计
　　具体到一座桥设计时，上部构造设计要处理好两个关系。
　　(1)跨径与墩高的关系
　　跨径与墩高的关系按桥梁美学原则，一般应选择比值为O618～1比较经济，即2Om跨径T梁适应的墩高一般为12～2Om，40m跨径适应的墩高～般为24～40m。山区高等级公路地形起伏变化频繁，通常应根据地形选择一种跨径不宜根据墩高频繁变化跨径，墩柱高度变化很大时．可以采用2O+3Om或者3O+40m的组合跨径．当处于地震烈度较高的地区时，宜采用等跨。
　　(2)上部构造与平面曲线半径的关系。
　　桥位处平面曲线半径对桥梁跨径的选择及平面布置影响较大，主要表现为两个方面．一是内外弧差．二是中矢高。墩台径向布置时由于曲率半径的影响，内外梁梁长不等，半径越小，内外梁梁长差越大。解决此问题一般有两种方法．①根据平面半径变化梁长；②不变梁长通过加大帽梁，加大封锚端或加长现浇连续段处理对于中矢高问题中矢高在1Ocm以内时可以通过调整护墙内缘使之适应平面线形：半径较小中矢高大于1Ocm时，可采用预制梁外缘按实际曲线预制或预制T梁边梁时，将边梁多预制一段长度让现浇桥面板和护墙来适应平面线形、第二种办法虽然材料稍有浪费美观性稍差但仍优于前一种。
　　四、一般性桥梁下部构造设计
　　1、桥墩设计
　　桥墩多采用等截面圆柱方柱墩，对于较高墩，也常采用阶形实心柱、变截面空心墩等。圆柱墩施工中外观质量易控制且与桩基衔接方便。但截面积相等的方柱和圆柱，方柱抗弯刚度大于圆柱受力也优于圆柱。当体系为连续刚构时，方柱可以方便地通过调整两个方向的尺寸来调整墩柱的冈度，从而达到调整墩柱受力的目的。圆柱为各向同性，调整起来效果差一些。方柱的缺点是墩柱与桩基之间需通过桩帽连接．增加了工程量，并且山区桥梁地面横坡都较陡，增加柱帽构造还会增加挖方工程量引起边坡不稳，设计中应根据地形、结构形式、墩高综合考虑选用方柱或圆柱
　　2、桥台设计
　　常用桥台形式有重力式U台、肋形埋置式台、柱式台、薄壁式台等柱式台、薄壁式台要承受较大的台后土压力，且其基础多为单排桩基或扩大基础，因此这两类桥台不宜太高．台后填土高宜控制在5m以下，重力式U台要求地基地质好，U形台适应的填土范围为4～1Om，U台除了应验算地基承载力及台身强度外，要注意将基础置于同一土层避免出现不均匀沉降的现象，当地质较差时常在U形台下设置桩基。肋形埋置式台由于其台前土压力可抵消部分台后土压力，可用于台后填土较高的桥台但也不宜超过12m。山区高等级公路桥梁纵向地形陡峭．往往不能设置锥坡，采用肋板台会受到较大限制。
　　3、基础设计
　　山区高等级公路桥梁最常用的基础仍为扩大基础与桩基础扩大基础要进行承载验算也要合理控制偏心距，尽量使基础应力分布均匀。常用的桩基础有三类：摩擦桩、柱承桩、嵌岩桩对于摩擦桩，除了要验算承载力还要计算沉降量。柱桩及嵌岩桩设计主要是要控制桩基进入基岩的深度．除了要做承载力计算外．还要了解岩层的倾向、完整性是否处于岩溶地带等，经综合考虑多方面因素后，确定桩基的入土深度。
　　结束语
　　山区等级速公路地质复杂地形多变，所过地区大多经济薄弱在不同的地区，对桥梁的使用功能有不同的要求。因此，设计者要注意收集资科，根据全线的要求结合当地特点多比较分析，采用符合实际的桥梁方案，选择符合情况的设计方法．这样才能使桥梁设计达到安全、适用经济、美观的要求。
　　参考文献：
　　【l】范立础，桥梁工程(上册)北京：人民交通出版社，200l。
　　【2]江祖铭，王崇礼、墩台与基础北京：人民交通出版社，l994．