山区高速公路桥梁设计关键问题研究金亚昆

山区高速公路桥梁设计关键问题研究金亚昆

金亚昆何云王俊坪

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州，贵阳，550081）

【摘要】文章对山区高速公路桥梁的设置、桥型方案、桥梁勘测及结构设计等方面进行了总结探讨。从山区地形和路线平、纵、横布设等方面分析了高速公路桥梁设置的特点及主要的影响因素,并提出了桥路比较及桥梁设置的基本原则、应该注意的主要问题及采取的合理措施,以期取得良好的综合效益;分析了影响桥型方案的主要因素及桥梁结构设计的特点,提出了桥梁勘测设计的一般原则及思路、步骤、方法,以合理进行桥型方案的比较及桥梁结构形式的选择。

【关键词】山区；高速公路桥梁；设计关键；

前言：

随着我国经济的快速成长和西部大开发战略的实施,山区高速公路的进一步发展成为必然。山区高速公路所经地区,山高谷深,地形高差大,地面自然坡度陡,受到以上的因素和较高的高速公路线形标准的制约,桥梁在路线中所占比重较大,因此,加强对山区高速公路桥梁勘测设计有关问题的探讨总结很有必要。本文将从山区高速公路桥梁设计的主要方面,如:桥梁设置、桥型方案、外业测量、结构设计等进行探讨。

1．山区高速公路桥梁设计的关键问题所在

1.1应该注重山区高速公路桥梁的设计理念

山区高速公路桥梁的设计受到地理条件的制约，受山区地形条件的影响，使得在具体的设计时需要考虑山地的坡度、高度等因素。总体来看，山区高速公路桥梁的建设与常规的公路桥梁建设的不同点就在于，山区高速公路的桥梁设计中需要考虑的因素更多，工程质量易受外界条件的影响，施工的困难更大，危险性更大。所以，在工程设计中，我们更应该注重工程的设计理念，积极学习先进的技术，并且在设计时对各方面的影响因素要考虑周全，对危险程度大的工艺要进行详尽的设计安排。必要时，可以对工程施工中可能出现的紧急情况进行预先防范，对可能的结果进行预测，并制定出完备的工程预险方案。

1.2做好山区高速公路桥梁的基础设计

山区高速公路桥梁最常用的基础仍为为扩大基础与桩基础。总结来看，根据贵州山区的特点，我省山区高速公路桥梁的基础设计多采用桩基础的方式。而且其中多为嵌岩桩和摩擦桩。桩基础施工方法上多是挖孔桩和钻孔桩。但由于贵州的山区地质条件复杂，所以桩基础设计时，应结合地方经验，根据岩土工程勘察资料，综合桥区工程地质、水文条件、施工技术与环境因素等进行设计。如果设计不当，在桥梁的使用中就会出现问题。根据挖孔桩和钻孔桩两种不同的桩基础施工方式，在具体的设计中需要考虑到两种不同施工方式对于沉淀层厚度的要求，并结合施工地的特点作出明确的确定。

1.3加强对山区高速公路桥梁的施工管理

由于山区地区本来就是比较陡，容易发生事故，所以早山区高速公路桥梁施工时更容易发生意外，发生交通事故，所以要加强山区高速公路的桥梁施工管理。在桥梁施工时，要随时安排施工管理人员，对施工过程中出现的不安全行为或不专业行为实施监视和管理。同时，在施工过程中，设计人员和施工人员要严格按照设计要求进行施工，不能出现偷工减料的行为，这同时也要求管理人员严格履行自己的职责，做好巡查管理工作。在有了专业的工作人员后，也要制定一套专业科学的巡查管理体系，让管理者的工作有专业的科学理论做支撑，这样才能让管理工作能够有序进行，也会在施工时更加安全，避免发生意外。

2．山区高速公路桥梁设计的重点

2.1对山区高速公路桥梁各墩台的布置

对于高度比较矮的桥梁，在设计桥墩时一般选用柱状桥墩，不仅抗压、实用，而且在外形上比较容易控制，建筑桥墩时工作效率较高。一般情况下，在实际施工是为了能与桩基衔接好，柱状桥墩几乎以圆柱体和方柱体为主。但是在受力角度来看，方柱体的抗弯刚度，承受压力的效果更好一些。但是方柱桥墩也有一个致命缺点，就是需要用桩帽与桩基连接，所以在许多山区地区，由于地形险峻而且比较陡，所以这种连接方式不仅增加了施工难度和工程量，而且也增加了许多的危险系数。所以设计时要根据实际地形的因素，综合考虑要选用哪种桥墩。另外，柱式桥墩要根据桥墩数量寻用单柱、双柱或多柱形式。

2.2对山区高墩桥梁下部柔性高墩设计

当山区桥墩的高度高于40米的时候，就要注意桥梁的稳定问题，由于桥梁高度比较高，所以由于复杂天气情况或者桥梁承受压力等问题，就会对桥梁的稳定性产生巨大影响。根据相关规定，当l0/h>30时,构件已由材料破坏变为失稳破坏。l0/h=30为第一类稳定与第二类稳定的分界点【1】。所以一定要重视这种高度的柔性设计，设计这种柔性高墩，可以一定程度上解决桥梁稳定性问题。对于高墩桥梁，除了要考虑稳固性与桥面承载能力和最大承受极限，同时也要考虑到连续梁结构时各个桥墩互相制约，互相影响等因素，把桥梁作为一整体分析，深入研究下部的高墩的柔性设计。最后也要注意外部因素例如漂流物或水质腐蚀性对于下部桥墩的腐蚀等影响。

2.3对山区复杂地质条件桥梁桩基设计

对于山区的复杂地质，在进行桥梁桩基施工时会遇到很多的困难，而一些问题不适用常规方法可以解决的，因此，在进行具体的设计时，就需要对当地的地质条件进行勘测，再确定具体的桩基施工方法及相关参数。实际勘查中我们可能遇到的地质条件有深厚覆盖层条件、软质岩、强风化层及断层破碎带条件、岩溶场地条件、斜坡条件、采空区条件等几种，下面我们以深厚覆盖层条件为例，对桥梁桩基设计进行分析。贵州地区的高速公路存在堆积体等深厚覆盖层，较厚覆盖层分布厚度达60m～80m。我们主要根据覆盖层的厚度，对桩基施工方式进行选择。厚度小于30米时，我们都要按照嵌岩桩设计，而厚度大于40米时，都要按照摩擦桩设计。但是，当厚度在30米-40米之间时，就可以根据两种方式的造价比较进行选择，确保工程的经济性【2】。而在桩长的确定上，主要就是根据已经选择的桩基施工方式的相关规定进行确定，而且应该充分考虑到侧壁摩阻力的作用，可以适当的减小桩长。另外值得注意的是，采用摩擦桩时应考虑沉降对上部结构的影响，必要时上部结构采用简支结构，降低沉降对桥梁上部结构的影响。除此之外，桩基的承载力和稳定性的确定也是桩基设计的一项重要内容，设计中对这方面的内容也应该加大注意力。

2.4机制砂高性能混凝土的使用

机制砂高性能混凝土以其较高的安全性、稳定性在当今的土木工程建设中备受关注。而在山区高速公路的桥梁工程中加入机制砂高性能混凝土材料的使用，在原本的基础上有效提高桥梁的稳定性，使整个工程的质量得到提高。虽然机制砂高性能混凝土本身本身具有较高的稳定性，但是我们仍需要加强对其进行质量控制，以确保工程预期的质量。其中最主要的就是要做好混凝土的控制工作，严格控制其相关指标，以提高其力学性能。在进行材料的准备时，首先要确保物料的制备人员具有专业的知识和一定的工作经验。材料准备中，要严格控制水胶比，注意搅拌时的投料顺序，而搅拌完成时要严格控制产物的温度，控制温升，防止内外温差超过规定要求【3】。而且混凝土材料最好现配现用，不要过长时间堆积。

3．结语

综上所述，山区高速公路的桥梁工程是我国交通运输发展中的一项重要工程项目，它的建设不仅可以促进当地交通业的发展，而且也会对市场经济的发展起到一定的推动作用。而因为山区的复杂地形，其高速公路桥梁的建设中会遇到许多现实的问题，所以，在对其施工方案进行设计时需要多方面考虑，以确保工程的治疗，保证桥梁的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]石春瑞.山区高速公路桥梁设计关键问题探讨[J].科技与创新,2014(15):115-122.

[2]张鲲.山区高速公路桥梁设计关键技术浅析[J].交通科技,2015(02):123-132.

[3]刘顺锋.山区高速公路桥梁设计存在的问题及对策分析[J].科技创新与应用,2013(33):258-262.