倪志軍

湖北長江路橋有限公司 湖北 武漢 430000

改革開放以來，中國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)也取得了很大進(jìn)步。公路建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)大。橋梁工程作為道路最重要的組成部分，特別是山區(qū)已經(jīng)設(shè)置了大量橋梁。面對復(fù)雜的地質(zhì)地貌環(huán)境，應(yīng)結(jié)合實際科學(xué)設(shè)計橋梁工程，為后期施工工作提供可靠的指導(dǎo)，確保山區(qū)高速公路橋梁的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。但部分山區(qū)公路橋梁設(shè)計缺乏對現(xiàn)場環(huán)境的關(guān)注，沒有嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計方案的可行性不足。為保證山區(qū)高速公路橋梁的設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計者應(yīng)緊密結(jié)合區(qū)域氣候條件和地理環(huán)境，掌握設(shè)計要點，為山區(qū)高速公路橋梁施工質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。

1 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計特點

1.1 跨徑設(shè)計

山區(qū)高速公路橋梁跨度設(shè)計比較復(fù)雜，設(shè)計人員在設(shè)計工作中需要遵循因地制宜的原則。通過比較和選擇設(shè)計方案，可以選擇更合理可行的設(shè)計方案?？缍仍O(shè)計應(yīng)能滿足導(dǎo)航需求。應(yīng)根據(jù)河道設(shè)置更大跨度，在變化的河流上設(shè)置多個通航口岸，以提高橋梁的通航能力。在跨度設(shè)計中，最好不要選擇地質(zhì)地貌條件復(fù)雜的地區(qū)，比如水流快的地區(qū)。設(shè)計者可適當(dāng)增加跨度，以避開地質(zhì)地貌條件復(fù)雜的路段。確保橋梁結(jié)構(gòu)受力點位置合理。對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)和連續(xù)剛架橋梁，應(yīng)保持良好的跨高比，以確保橋梁中間和兩側(cè)彎矩力相同。在跨度設(shè)計過程中，還要考慮其經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性確定合適的跨度，在最大限度地減少投資的同時，努力保證質(zhì)量和量地完成山區(qū)公路和橋梁的建設(shè)。山區(qū)高速公路橋梁質(zhì)量易受地形、地質(zhì)影響，但水文對橋梁設(shè)計的影響相對較小。在設(shè)計過程中，應(yīng)確保橋梁跨度滿足施工區(qū)道路建設(shè)的需要[1]。

1.2 跨越河流

山區(qū)河流比例高，山區(qū)河流一般具有合流時間短、流速快等特點。河床斷面以U型或V型為主。山區(qū)高速公路橋梁容易受到泥石流、塌方等自然災(zāi)害的影響，設(shè)計師在設(shè)計山區(qū)高速公路橋梁時需要考慮這些情況是否會發(fā)生。在峽谷和河流地區(qū)修建山區(qū)高速公路橋梁時，重要的是不要壓縮橋體河床，使盡可能多的通道通過洞口。如果你不能通過這些洞，你需要盡量減少橋墩的數(shù)量。樹樁可以設(shè)置在河流比較緩慢的位置。

1.3 跨越深溝

山區(qū)高速公路橋梁跨深溝時，應(yīng)以跨度布置為主，注意不要將跨度置于溝中央，以免雨后水流對跨度體產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊，影響跨度穩(wěn)定性。大雨也會引起泥石流，樹樁受到石頭沖擊容易產(chǎn)生裂縫等問題，影響橋梁整體穩(wěn)定性。當(dāng)橋墩高度變化較大時，設(shè)計人員可采用組合跨度以更好地適應(yīng)施工區(qū)域的地形條件。

1.4 跨越泥石流溝

山區(qū)的一些公路橋梁需要過泥石流溝。在設(shè)計過程中，橋墩不宜布置在溝槽中，否則溝槽流量的增加會對橋墩產(chǎn)生重大影響，從而影響橋梁下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。設(shè)計人員應(yīng)盡量通過洞口，妥善處理護(hù)岸和導(dǎo)流道設(shè)置等泥石流溝，以免泥石流災(zāi)害對橋梁結(jié)構(gòu)造成破壞。

2 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計關(guān)鍵要點

2.1 合理選擇橋型設(shè)計

一是地質(zhì)條件差的山區(qū)高速公路橋梁型設(shè)計。山區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，不良地質(zhì)條件可對橋型方案的實施產(chǎn)生重大影響，特別是在喀斯特地區(qū)。該路段宜選擇跨度大的橋型，盡量減少橋墩數(shù)量。如果橋梁在斷層帶內(nèi)，選擇大跨度橋梁類型，斷層帶兩側(cè)不應(yīng)有相同的基礎(chǔ)。當(dāng)橋梁施工正好處于滑坡區(qū)域時，設(shè)計應(yīng)遵循橋梁施工前處理滑坡病害的原則，橋墩布置也應(yīng)避免滑坡的位置。二是過江大橋的橋型設(shè)計。山區(qū)河谷一般較深，河床較窄，豐枯水期河流流量差異較大。如果公路橋梁需要通過這個路段，橋墩的數(shù)量需要盡量減少。如果橋墩不可避免地落河，設(shè)計時應(yīng)注意河道侵蝕和滾石對橋梁基礎(chǔ)和橋墩的影響。三是現(xiàn)有鐵路段的橋型設(shè)計。要根據(jù)山區(qū)公路水平科學(xué)預(yù)留一定寬度，充分考慮建橋?qū)﹁F路的潛在影響。為盡量減少橋梁施工對鐵路運(yùn)營的影響，應(yīng)選擇較為簡單的施工工藝和技術(shù)。

2.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

山區(qū)高速公路橋梁的傳統(tǒng)上部結(jié)構(gòu)類型通常包括預(yù)制T形梁、小箱梁、鋼－混凝土復(fù)合梁、鋼箱梁和現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。橋梁設(shè)計時應(yīng)根據(jù)線形、跨度高、水文、地質(zhì)、施工條件等不同因素合理選擇橋梁上部結(jié)構(gòu)型式。首先，當(dāng)橋墩高度小于70m時，預(yù)制T梁和小箱梁往往是強(qiáng)制性的解決方案。兩種類型的橋梁都具有設(shè)計和施工技術(shù)成熟、裝配施工方便、穿越能力強(qiáng)等優(yōu)點。但在相同跨度下，T梁上部結(jié)構(gòu)高度高，景觀效果差，小箱梁剛性高，扭轉(zhuǎn)性能好，景觀效果較好。但大跨度小箱梁上部結(jié)構(gòu)較重，對吊裝設(shè)備要求較高。通常，考慮到山區(qū)施工和吊裝不便等因素，橋?qū)挸^30m的情況下，T梁橋較為普遍。當(dāng)橋墩較高時，T型梁與橋墩之間的固結(jié)比較方便。二是半徑不超過250m的曲線橋，可連續(xù)封閉連續(xù)箱梁和連續(xù)板結(jié)構(gòu)。曲線橋橋墩高、支柱安裝困難時，在滿足抗傾覆計算要求的情況下，還可以采用鋼制橋頂起施工[2]。另外，在橋梁抗震要求高、橋下凈空有限或穿越繁忙道路的情況下，具有自重小、剛度強(qiáng)、布局靈活、建筑高度低、頂棚施工快等優(yōu)點，對電流影響最小，故采用鋼-混凝土組合梁、優(yōu)選鋼箱梁等鋼橋。但鋼結(jié)構(gòu)橋梁成本高，易腐蝕，維護(hù)相對困難，耐火性差，抗疲勞設(shè)計不足。因此，設(shè)計必須考慮多方面。另外，考慮到山區(qū)曲線橋的數(shù)量較多，可以采用“平行配置”的方法優(yōu)化橋墩結(jié)構(gòu)，使其半徑更大，橋梁長度更短，實現(xiàn)橋梁上部預(yù)制件梁的跨度和縱向的協(xié)調(diào)。

2.3 橋梁支座設(shè)計

山區(qū)高速公路橋梁支撐體的設(shè)計首先要確保支撐體具有足夠的垂直承載力，才能有效地承受橋梁上部結(jié)構(gòu)的水平應(yīng)力。為了防止橋梁支座在后期使用中變形，可以使用多跨度連續(xù)橋梁。中間橋墩可采用固定支撐體設(shè)計，橋臺可采用縱向滑動支撐體設(shè)計。通過該方法，可以將橋梁的變形應(yīng)力分配到橋梁的跨度內(nèi)。對于單柱橋墩和橋梁支座，設(shè)計人員需注意翻車。如果是曲線橋，橋梁工程通車后對中間橋墩進(jìn)行橫向位移處理，可有效抵抗偏心荷載應(yīng)力。另外，橋臺的設(shè)計也是山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計的重點之一。目前我國橋墩的一般形式有助板墩、重力U型墩和樁柱墩。相對而言，重力式U型橋臺綜合應(yīng)用效果最好。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，為滿足山區(qū)高速公路橋梁臺填土壓力要求，已知重力式U橋臺不得超過10m。在橋梁工程施工過程中橋臺是連接橋梁與道路的紐帶，因此需要充分重視橋臺的設(shè)計。具體應(yīng)注意兩個方面：明確橋梁上部結(jié)構(gòu)與橋臺高度的關(guān)系。在設(shè)計過程中，盡量降低橋臺的高度，延長道路上部結(jié)構(gòu)的長度。二是為避免橋臺臺身出現(xiàn)裂縫的問題，地基處理技術(shù)可采用毛石混凝土回填施工技術(shù)。如果橋臺較大，可以在墻外的暴露部分適當(dāng)添加鋼絲網(wǎng)，以避免橋臺出現(xiàn)較大裂縫。

2.4 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

在計算彎橋高墩設(shè)計時，應(yīng)考慮偏心荷載、離心力和風(fēng)荷載的影響。各樁的剛度必須一致，差異太大不能提高抗震性能。當(dāng)樁高小于35m時，底部為圓柱形樁。樁高超過35m時，可采用雙柱實心（空心）方形橋墩。橋梁下部結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量整合統(tǒng)一，減少樁柱類型，便于施工。如果基礎(chǔ)底部與巖石下墊相同方向的斜面，則必須使用樁基。使用雙柱樁時，通常以鉆孔樁為基礎(chǔ)。但是，在地層中存在軟弱的中間層、砂礫、巖石等地質(zhì)條件或易崩塌的地質(zhì)條件、氣體或氣體等有害氣體的情況下，不允許使用鉆孔樁。對于陡坡，應(yīng)根據(jù)坡度的影響增加樁身深度。應(yīng)通過控制增加坡面內(nèi)埋樁深度，相鄰樁間樁底高程差不得超過相鄰樁間純距離。膨脹基礎(chǔ)底部應(yīng)布置在巖石層之上，基礎(chǔ)深度應(yīng)與水流侵蝕和承載力一致?；A(chǔ)不能放在滑坡、崩塌等不穩(wěn)定的斜坡上。在同一橋墩柱高度不同的情況下，采用底部延長樁的形狀可以減少填土量和對山坡的破壞。原則上不應(yīng)進(jìn)行開挖，也不應(yīng)進(jìn)行過度開挖。在陡坡上設(shè)置高架橋，盡量避免在山區(qū)將橋梁長度延長至2—3m。梁向山上延伸，地質(zhì)條件良好，可直接開挖巖層。

2.5 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

在山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計過程中，設(shè)計者首先要充分認(rèn)識到橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的重要性，高度重視結(jié)構(gòu)耐久性，綜合考慮強(qiáng)風(fēng)、雨雪、車輛荷載等各種影響因素?；谀途眯钥茖W(xué)，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)確保整體設(shè)計質(zhì)量，以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。從橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的角度出發(fā)，必須開展設(shè)計工作，以確保整個項目的設(shè)計質(zhì)量。要根據(jù)實際情況選擇耐久性好的材料，不斷完善橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。處理各種各樣的詳細(xì)，后期考慮施工和維護(hù)成本等各種各樣的方面。

2.6 附屬結(jié)構(gòu)及排水設(shè)計

各種附屬結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計也對山區(qū)高速公路橋梁的總體設(shè)計質(zhì)量，特別是高速公路橋梁的穩(wěn)定性有著重大影響。在具體設(shè)計中，應(yīng)注意抽屜板的設(shè)計。如果有橋梁施工的路段是均勻的巖層，橋臺的位置在開挖路段，設(shè)置坡道就不容易了。其次，注意橋梁伸縮裝置的設(shè)計。當(dāng)橋梁設(shè)計成高墩結(jié)構(gòu)時，設(shè)計者需要仔細(xì)考慮其伸縮情況，在一定程度上計算其伸縮裝置的伸長量。再次，橋面防水排水設(shè)計。根據(jù)橋梁工程的具體位置，合理優(yōu)化橋面防排水設(shè)計。橋梁在凹曲線上時，應(yīng)設(shè)置與曲線低凹點相對應(yīng)的排水孔，對排水管進(jìn)行加密。如果橋梁工程需要通過敏感水源保護(hù)區(qū)或通過儲區(qū)，橋面宜采用集中排水，隔油沉淀，可設(shè)計滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。在具體設(shè)計過程中，橋面水應(yīng)引至附近邊溝，不得直接排放到道路上。否則會污染路面，也會影響道路的正常運(yùn)行[3]。

2.7 橋梁防滑坡設(shè)計

有高速公路橋梁的山區(qū)氣候條件往往很復(fù)雜。如果下大雨或大雪，汽車在這條路上行駛時很滑。稍有不慎就會導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。針對這一問題，設(shè)計者在設(shè)計山區(qū)高速公路橋梁時要求加強(qiáng)防滑設(shè)計，根據(jù)具體地形，科學(xué)設(shè)計防滑，避免車輛運(yùn)行時的打滑，確保車輛安全。設(shè)計者需要注意背壓、減載、地面排水等因素，最大限度地降低滑坡風(fēng)險，確保山區(qū)高速公路橋梁安全。如果無法避免滑動，可以對滑動體采取必要的保護(hù)和加固措施。防滑設(shè)計方案的具體選擇，需要設(shè)計者深入現(xiàn)場調(diào)研、分析研究，分析當(dāng)?shù)貙嶋H情況，選擇最佳設(shè)計方案，確保橋梁安全。

3 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計優(yōu)化策略

3.1 設(shè)計方案的優(yōu)化

山區(qū)的獨特性主要表現(xiàn)在地形和自然環(huán)境上。為了充分了解和掌握整個項目的實際情況，在項目啟動前對整個站點進(jìn)行調(diào)查，并將所得數(shù)據(jù)信息作為設(shè)計參考，實現(xiàn)科學(xué)的工程設(shè)計方案是一種有效而重要的方法。設(shè)計方案的科學(xué)性是有效提高橋梁穩(wěn)定性的關(guān)鍵。一般來說，橋梁有兩種結(jié)構(gòu)形式。即大跨度橋梁和標(biāo)準(zhǔn)跨度橋梁。由于這兩種結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計控制要求上存在一定差異，因此在設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題也可能存在差異。一般來說，山區(qū)高速公路橋梁最常見的結(jié)構(gòu)形式是標(biāo)準(zhǔn)的跨度橋梁，可以提高設(shè)計的可行性，在施工過程中具有良好的可操作性和安全性。此外，與其他結(jié)構(gòu)形式相比，這種結(jié)構(gòu)形式需要更低的投資。

3.2 施工材料的合理選擇

在高速公路橋梁整體施工中，施工原材料非常重要，所選原材料的性能在一定程度上決定了高速公路橋梁設(shè)計的安全性。在山區(qū)高速公路橋梁施工過程中，混凝土和鋼筋是最常見的建筑材料類型。因此，這兩種原材料的質(zhì)量需要在選擇過程中得到充分保證。在此基礎(chǔ)上，在施工過程中，要保證原材料的使用具有一定的科學(xué)性，從而提高橋梁整體性能，為橋梁整體運(yùn)行過程的穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)和支撐。使用鋼筋和混凝土材料時，應(yīng)確保材料與整個項目兼容，并嚴(yán)格遵守最新的橋梁規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行橋梁設(shè)計和工程施工時，必須確保其合理性。

3.3 不同橋梁設(shè)計要點

山區(qū)地形有顯著差異。在高速公路橋梁設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際環(huán)境條件，確保設(shè)計方案具有一定的針對性。例如，在設(shè)計彎道和大縱坡長橋時，需要充分分析和關(guān)注可能的穩(wěn)定性要求和位移問題。由于大縱坡和長橋所處的施工現(xiàn)場條件和地形環(huán)境特點，需要高度重視位移問題。除了垂直法和垂直法之外，位移也容易產(chǎn)生偏差。因此，有必要充分考慮這些可能性。上述情況對橋梁設(shè)計方案的內(nèi)容非常重要。因此，在山區(qū)高速公路橋梁早期設(shè)計階段，需要高度重視這些情況，否則會嚴(yán)重影響整個項目的施工質(zhì)量，導(dǎo)致整個橋梁在實踐中不能正常應(yīng)用。

3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)在任何建筑工程中都起著重要的支撐作用。山區(qū)高速公路橋梁在施工和運(yùn)營過程中，外部自然環(huán)境往往嚴(yán)重影響高速公路橋梁的各種荷載結(jié)構(gòu)位置。其中，主要發(fā)生風(fēng)荷載、地下水破壞以及對自然環(huán)境和氣候暴露地區(qū)的腐蝕。當(dāng)這些問題發(fā)生時，整個公路橋梁的穩(wěn)定性將嚴(yán)重而直接地遭到破壞。隨著高速公路橋梁使用時間的增加，這些因素將對整個高速公路橋梁產(chǎn)生重大影響，使建筑材料性能逐漸下降。在這種情況下，公路橋梁的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，伴隨車輛在橋梁上行駛而產(chǎn)生動荷載，導(dǎo)致公路橋梁整體施工出現(xiàn)問題，最終影響耐久性[4]。

4 結(jié)束語

總之，山區(qū)公路建設(shè)對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而我國國土遼闊，地形復(fù)雜。因此，在山區(qū)修路時，必須考慮橋梁設(shè)計問題。在具體實施中，要根據(jù)現(xiàn)場情況選擇合適的施工工藝，確保施工順利進(jìn)行，減少不必要的成本投入，最后在橋梁設(shè)計中要根據(jù)實際工程量確定相應(yīng)的計算公式，使計算結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。山區(qū)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格遵循安全、經(jīng)濟(jì)、因地制宜、和諧的基本要求。要優(yōu)化橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋墩設(shè)計，確保其設(shè)計科學(xué)、合理、有效。同時，還可以提高橋梁施工質(zhì)量，促進(jìn)公路建設(shè)的發(fā)展。