浅论山区低等级公路桥梁设计要点

浅论山区低等级公路桥梁设计要点

张静

海南儒艺交通规划勘察设计有限公司海南海口570206

摘要：在山区进行的低等级的公路桥梁设计工作是一项综合性的、系统性的工作。由于山区地势环境等条件的特性，设计人员不得以在平原地区的设计方法及设计原则进行相关设计。因此山区公路桥梁设计应因地制宜，应综合考虑山区的地理环境、人文环境、施工环境及工程物资运输条件等多种因素，再与原有优秀的设计方案进行对比分析，汲取优秀设计经验及设计思路提出最优化的山区低等级公路桥梁设计方案。本文将以探讨山区低等级公路桥梁设计的要点为目的，从山区桥梁的布设方式、桥梁小半径验算等多个角度进行分析和探讨。

关键词：山区低等级公路；公路桥梁设计

1前言

在山区建设低等级公路桥梁是不同于平原工程施工的，由于山区的地势、地形比较复杂，纵横面的山路起伏较大，高差较为明显。尤其是山路的回头曲线较多、转弯半径比较小，导致山区公路桥梁工程的施工难度较大，容易出现安全事故。为了降低施工难度以及减少安全事故发生的概率，需要对山区地势进行全面的调查和研究，对山区的公路桥梁设计要点进行全面的探讨和分析。

2山区低等级公路桥梁布设要点分析

2.1桥梁的上部构造设计要点

通常情况下公路桥梁的上部结构构造为常规的跨径结构，但是考虑到山区的路线周边地势严峻、坡度较大，可以利用的原有旧路路基有限。并且可以利用的旧路路基的路面宽度较窄且设有多个急转弯，导致在施工的过程中运输车辆的行驶难度较大、运载能力受到极大的限制。同时，在低等级公路桥梁施工的过程中大型的施工机械设备无法进入施工场地。由于山区雨水量较大，在雨水的冲击下山坡不稳定，施工现场排水难度较大。在这样的施工环境下进行山区低等级公路桥梁工程设计中就不可以在桥梁上部构造设计中使用跨径较大的设计方案。如果在设计的过程中使用了小箱梁的设计方案就会导致在山区公路平曲线比例较大的前提下桥梁上部构造架梁的过程中片梁的调平难度增大，容易出现脱空的危险，对桥梁的整体稳定性、耐久性和安全性带来极大的影响。为此，基于上述分析可以将钢筋混凝土简支梁作为桥梁上部构造的优选设计方案。

2.2桥梁的下部构造设计要点

山区施工环境较为复杂，尤其是在山区的山脊中存在着大量的由雨水冲刷而成的冲沟，并且冲沟的两侧边坡坡度较大，在整体上呈现V型。在V型冲沟处理时由于沟底的深度较大，填土量较大且不易压实。所以在以上这种地形中进行设计就必须使用桥梁进行跨越，这种设计方式是最安全的。但是值得注意的是在一些倾角比较大的位置桥台施工难度较大、放坡难度较大，所以在桥梁设计时应尽量不设计需要进行放坡的桥台，可以设置一些U型桥台。在设置U型桥台时为了提升桥梁的安全性和稳定性，还需要依据相关桥梁设计规范及标准对桥梁的长度延长，延长的长度应确保桥台直接与陡坡相接。在桥梁的桥台两侧的翼墙及路基上使用挡土墙进行连接可以大幅度提升桥台的抗失稳能力。

桥梁的桥墩不得设置在山区冲沟的低端位置。原因在于在雨水量充足的季节，雨水会集聚于冲沟的底部，在水流量较大的情况下水流对桥墩的冲击力很强，容易导致桥墩的填土被冲走，致使桥墩的基础外露，长期以往就会出现严重的腐蚀、破坏。此外，水流中还会掺杂一些碎石和沙砾，对桥墩进行长时间的冲击也对桥墩的稳定性和耐久性带来不利影响。所以在山区低等级公路桥梁的下部构造进行设计时应将桥墩设计在斜坡上，采取一定的措施加强桥墩的稳定性，减少雨水的冲击。

此外，由于山区的纵横地面的高差相对较大，桥墩的稳定性难以保障。为了确保桥墩施工过程不会对周边环境带来严重的影响以及提升安全施工的管理力度，需要将桥墩设置在双向坡度都较缓的地段，并且还不能对原有的地面进行大范围的填土挖土。原有的地面自身具有良好的稳定性，大范围的填土和挖土容易导致山体出现大面积的滑坡，严重威胁施工人员及施工机械设备的安全。如果施工区域的地质条件非常复杂，没有适宜桥墩施工的双向坡度较缓的地段，可以尝试在桩顶设置错层。但是设置侧层的桩受力不同、沉降量不同。为了减小不同桩长在上部荷载作用下产生的沉降差，需要确保桩长设计满足设计规范的具体要求，确保桩能够深入岩石一定的长度，需要确保有效桩长满足设计要求。

3在桥梁在小半径平曲线范围内的设计要点

（1）山区地势崎岖不平，架设的桥梁类型多以小半径桥梁为主。但是唯有在一些特定的情况下，例如山区的地形条件受到了限制时才可以采用极限值设计方案。比如在某一山区地段中回头弯位置处的平曲线的半径远小于30m，也就是说回头弯位置处的平曲线的半径已经超出了设计规范的要求，但是依据工程的实际要求及特殊的地理环境而言又没有一个合适的路线供选择时就必须采用极限值的设计。

（2）如果山区公路桥梁的路线正好处于极小半径位置处，设计方案中桥梁的上部构造出现了内外弧差、明显的弯扭耦合以及内外侧的桥梁内力受力不明确等情况，这就需要对桥梁的主体结构的安全性要求进行深入的分析，采取较大的参数以及设定较大的设计冗余值，以确保所采用的设计方案能够满足桥梁安全、稳定的使用要求。

4山区低等级公路桥梁小半径验算要点分析

4.1进行桥梁模型的建立

从桥梁的结构受力角度进行分析可知直线桥与曲线桥之间存在着不小的差别，例如曲线桥有弯矩耦合现象。在荷载作用下曲线桥的变形比较复杂，梁的内力受桥内梁的弯曲刚度的变化而产生一定的变化。所以在对山区低等级公路桥梁进行设计的过程中需要依据实际情况确定桥内梁的内侧及外侧的钢筋，以全面提升桥整体受力的稳定性及合理性。在对小半径桥梁进行设计的过程中由于缺乏相关文献及资料，需要通过建模的方式对桥梁的内力分布及挠度进行验算分析。

4.2对桥梁的主梁内力进行验算分析

在对桥梁的上部构造内力分布情况进行分析时可以从桥梁的断面处的纵向弯矩值进行计算分析。另外，为了提升验算质量以及进行有效的侧向对比观察，还需要对桥梁的反向弯矩进行验算分析。桥梁在活荷载及恒荷载同时作用下桥梁的内弧与外弧之间的纵向弯矩数值是不同的，所以在对其进行配筋时配筋率及配筋面积也应不同，通常情况下还会对其配筋进行方法，以提升桥梁的稳定性。

4.3对桥梁的主梁挠度进行验算分析

桥梁在荷载作用下的竖向位移是对面板梁的挠度进行评价的关键数值。桥梁在不同的荷载作用下，桥梁受力最不利位置处的挠度值一般较大。并且曲线桥相比于直线桥，变形量会更大。随着曲线桥曲线半径的不断减小、桥面不断增宽，挠度差异会越来越大。所以在对桥梁的主梁挠度进行验算时设计人员应予以关注及重视。

5结语

山区地势复杂，桥梁设计难度较大。在桥梁设计的过程中需要对实际情况进行分析，对施工区域的地质条件进行全面的勘探，最终制定一个全面的、科学的设计方案。

参考文献

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