吳東升

摘 要： 本文主要論述的是山區(qū)路橋有關(guān)設(shè)計(jì)方面的要求以及設(shè)計(jì)方案的選擇和設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)等方面，并以此去探討山區(qū)路橋有關(guān)設(shè)計(jì)的問(wèn)題與要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 山區(qū)路橋；結(jié)構(gòu)；工程；設(shè)計(jì)

現(xiàn)實(shí)條件下路橋工程在施工時(shí)存在諸多安全隱患，其施工難度巨大，且成本高昂。因此要抓住其關(guān)鍵的控制要點(diǎn)進(jìn)行合理的路橋方案設(shè)計(jì)，是路橋工程實(shí)施中的重要環(huán)節(jié)。這其中又以橋梁最為重要，因此設(shè)置適合的橋梁設(shè)計(jì)方案，就會(huì)對(duì)整個(gè)路線的工程造價(jià)及其功能的使用產(chǎn)生很大影響[1]。

1山區(qū)路橋設(shè)計(jì)的相關(guān)原則

1.1 確定符合的地段

考慮到地形因素的影響，在設(shè)計(jì)高等級(jí)山區(qū)道路時(shí)，一般情況下會(huì)設(shè)計(jì)高架橋以避免大填大挖減少環(huán)境破壞；而低等級(jí)道路則依山勢(shì)走向，采用半填半挖路基，在山谷或跨河時(shí)考慮橋梁鏈接。山區(qū)路橋設(shè)計(jì)的考慮因素不僅包括地形、地質(zhì)、水文等，還要考慮到土石方量的取舍、臨時(shí)保通、排水、前后構(gòu)造物的設(shè)置以及周邊道路材料運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)等情況，結(jié)合工程的實(shí)施條件、工程造價(jià)、工期要求等，最后還應(yīng)考慮對(duì)周圍自然環(huán)境的影響，是否有效的節(jié)省了周邊居民的出行時(shí)間及公路建設(shè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益等。

1.2路基與橋梁選擇的考慮

由于山區(qū)在地形上有縱橫起伏、高差大、地勢(shì)相對(duì)陡峭等特點(diǎn)，在路橋設(shè)計(jì)實(shí)施時(shí)，采用路基處理還是橋梁處理，不能一概而論，需結(jié)合道路等級(jí)、道路跨越具體區(qū)段合理選擇。一般低等級(jí)道路橋后填方高度應(yīng)控制在3米以內(nèi)；在地勢(shì)相對(duì)平緩、路線縱坡較小時(shí)，橋梁方案應(yīng)適當(dāng)增長(zhǎng)，減少路基填方；而在遇到橋臺(tái)高度很難調(diào)低的情況時(shí)，為了降低橋梁規(guī)?？蛇M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整橋臺(tái)后的填土高度。路基與橋梁銜接時(shí)，避免大面積山體開(kāi)挖造成邊坡失穩(wěn)、橋臺(tái)的基礎(chǔ)不穩(wěn)定誘發(fā)的一些地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境的破壞等，針對(duì)大U型臺(tái)的使用，在橋梁連接時(shí)要盡量避免，無(wú)可比選方案時(shí)，一定要做好邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算及相關(guān)環(huán)保方案。

2 橋梁的形式

2.1跨山谷型橋梁

此種形式的高架橋上部結(jié)構(gòu)形式一般采用型梁和空心板。連續(xù)梁或者剛構(gòu)體系是特大型橋、大型橋常采用的方案，其優(yōu)點(diǎn)是行車舒適；空心板簡(jiǎn)支體系一般作為中小型橋首選方案，其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較低利于控制工程投資。另外，為了節(jié)約成本、提高預(yù)制模板使用周轉(zhuǎn)率，在無(wú)其他特殊要求情況下盡量避免采用多種橋梁跨徑。

2.2 跨河型橋梁

在進(jìn)行跨河型橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到具體的水文狀況：（1）沒(méi)有通航要求的跨河橋梁，僅須考慮洪水位及周邊道路的銜接，此類橋梁有著造型簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低等特點(diǎn)。橋梁布置時(shí)需要注意上下部結(jié)構(gòu)要協(xié)調(diào)一致；橋墩、橋臺(tái)與水流方向保持正交并遠(yuǎn)離人工構(gòu)造物；為了減少對(duì)過(guò)水面積的壓縮增加排水能力，可減少橋跨數(shù)，增加跨徑。（2）有通航要求的跨河橋梁需要確定最高洪水水位、常水位以及通航等級(jí)，再進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)，以滿足橋下泄洪及凈空高度的要求。大跨徑剛構(gòu)箱梁、連續(xù)箱梁等的結(jié)構(gòu)常用于通航等級(jí)相對(duì)較高的河流；跨徑較大些的T型梁結(jié)構(gòu)常用于通航等級(jí)相對(duì)較低的河流。（3）最后是內(nèi)澇地區(qū)通常采用的結(jié)構(gòu)、形式相對(duì)簡(jiǎn)單的T型梁或者采用空心板結(jié)構(gòu)。

2.3 跨路型橋

跨線橋具體有：（1）等級(jí)路、等外路跨越高速路。（2）高速路跨越等級(jí)路、跨越等外路等等。而沿線的整體美觀性又會(huì)受到分離式橋梁的影響，所以應(yīng)該盡量選擇那些造型相對(duì)美觀好看的的橋型。這類橋通常為：連續(xù)板、連續(xù)箱梁、斜腿剛構(gòu)等結(jié)構(gòu)。近代又有一些新的橋型出現(xiàn)，包括：脊骨梁、吊板橋、懸吊管橋等等。分離式橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是下部比較輕巧，因此可用獨(dú)柱式橋墩甚至是不設(shè)置橋墩；而這些就是需要根據(jù)具體橋型以及當(dāng)?shù)睾畏N地質(zhì)去確定橋臺(tái)采取的形式。

3 路橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮的要素

在山區(qū)路橋的設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)上需要注意的重點(diǎn)是曲線、高墩、大縱坡以及長(zhǎng)橋的建設(shè)會(huì)導(dǎo)致的問(wèn)題甚至還需要考慮一些特殊性的要求。

3.1穩(wěn)定的橋梁墩位結(jié)構(gòu)

柔性墩結(jié)構(gòu)是高墩橋建設(shè)通常采用的。而柔性結(jié)構(gòu)就要求在設(shè)計(jì)時(shí)需要注重橋梁的穩(wěn)定性與橋梁的變位問(wèn)題。如果出現(xiàn)曲線、高墩、大縱坡與長(zhǎng)橋時(shí)，需要特別控制的是這些與直橋相同的，產(chǎn)生與大縱坡下的向下的移動(dòng)變位，縱橋向的變位和豎向的壓縮變位，和曲線橋由于扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的墩頂橫向的變位，還有產(chǎn)生的施工偏位等等。

3.2外力的影響

汽車行駛和制動(dòng)性會(huì)受較長(zhǎng)和較大的縱坡的影響，由于多梁式其上部結(jié)構(gòu)對(duì)于外來(lái)力的平衡能力相對(duì)較差，又因曲線橋的離心力，導(dǎo)致內(nèi)梁的沖擊系數(shù)較小于外梁的沖擊系數(shù)，因此構(gòu)成了下部構(gòu)造的不平衡反力，由此導(dǎo)致橋梁動(dòng)態(tài)能量的提高。因此在較長(zhǎng)或較大縱坡橋梁的設(shè)計(jì)上，沖擊力和制動(dòng)力需要加大計(jì)算，且結(jié)構(gòu)基本的頻率也是沖擊力的計(jì)算需要考慮的所在，因此它的確定條件是結(jié)構(gòu)基頻的分析方法。

3.3 高墩其桿件的選擇

可置型支座和墩梁固結(jié)是最近些年來(lái)通常選擇使用的墩頂樣式，因?yàn)槎枕攲?shí)際上都是處于彈性的一種約束狀態(tài)。通過(guò)分析整體的結(jié)構(gòu)可以得出結(jié)論，桿件其計(jì)算長(zhǎng)度所受的影響因素是桿件的邊界和桿件的剛度。體系的綜合變形導(dǎo)致桿件的變形，因此，這就需要全面的去考慮組合的剛度，而不是只單純的考慮單一約束因素。

4 路橋設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題

4.1路橋結(jié)構(gòu)的耐久性

橋梁在正常使用時(shí)，不可避免的會(huì)受到來(lái)自環(huán)境的侵蝕，以及一些人為因素和自然的不可抗力等外來(lái)因素的影響由此造成的損傷；當(dāng)然橋梁自身的材料性能也會(huì)隨著時(shí)間慢慢退化，勢(shì)必造成橋梁的結(jié)構(gòu)損傷。其結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素，既包括施工工藝以及材料自身的原因，橋梁構(gòu)造也或多或少存在缺陷。但結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不相同，而且二者還有較大區(qū)別[2]。

4.2路橋結(jié)構(gòu)的損耗和荷載

橋梁的荷載主要由恒載、活載和其他荷載。恒載包括橋梁自重、預(yù)加應(yīng)力、混凝土的收縮和徐變的影響、土因自重所產(chǎn)生的豎向和水平壓力、靜水壓力及浮力等。它在橋梁設(shè)計(jì)施工建成后就一直伴隨橋梁存在。而對(duì)橋梁產(chǎn)生損傷的力主要由車輛、風(fēng)力、流水壓力等活載造成的，這些動(dòng)荷載使橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，它在引起橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)的同時(shí)，必然對(duì)結(jié)構(gòu)造成傷害。在橋梁施工的時(shí)候，材料的選用也是不均勻且不連續(xù)的，因此自然會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的缺陷，并且由于車輛荷載和風(fēng)力等循環(huán)荷載作用，這些缺陷就會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)的發(fā)展并最終形成損傷，材料也會(huì)逐漸的產(chǎn)生裂紋。所以，這就需要定期對(duì)橋梁進(jìn)行檢查檢測(cè)，以確保橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和行車的安全性[3]。

4.3 過(guò)往車輛超載的問(wèn)題

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)出設(shè)施建設(shè)的大量投入，交通流量日益增加；以及很多車輛為了降低成本而出現(xiàn)超載行駛，造成橋梁的超負(fù)荷使用。我國(guó)的公路運(yùn)輸中，較為常見(jiàn)的現(xiàn)象是車流量的增加以及車輛超載，由此導(dǎo)致大多數(shù)橋梁超載損傷問(wèn)題，這不但加大了橋梁的疲勞應(yīng)力限度，更加大了橋梁的損傷，并且導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)性能下降產(chǎn)生安全隱患。更為重要的是，此種類型的超載負(fù)荷帶給橋梁的內(nèi)部損傷以后并不能恢復(fù)，不但影響了橋梁的正常荷載工作狀態(tài)，更深層的影響到橋梁的安全性與耐久性。因此路橋在運(yùn)營(yíng)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)超載車輛的管理。

山區(qū)的路橋工程由于其施工地質(zhì)條件、水文情況復(fù)雜多樣，同時(shí)受地形限制，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)提出更高的要求。因此，在進(jìn)行山區(qū)路橋設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做到詳盡地收集資料，并根據(jù)山區(qū)的具體情況結(jié)合道等級(jí)、交通流量再進(jìn)行分析，選擇并設(shè)計(jì)符合實(shí)際的橋梁方案，保證橋梁的設(shè)計(jì)達(dá)到安全美觀、經(jīng)濟(jì)適用的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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