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1、山区公路桥梁设计与质量控制的研究摘 要：随着我国交通业的迅速发展，公路覆盖面逐步扩大，城市与山区之间的联系交往也越来越方便。国家为了扶持山区的经济发展，大量兴建山区公路，但是其特殊的地理环境给公路施工带来一定难度。本文以湖南武陵山片区山区地理特征为基础，结合笔者多年公路桥梁设计实践经验，对山区公路桥梁建设的方法和安全性进行探讨。 关键词：山区公路；桥梁设计；质量控制的研究 随着我国西部大开发战略的实施，山区、边区的经济得到快速发展，山区公路的大量修建，方便了山区交通的同时也提高了山区人们的生活水平。但是山区地形特殊，公路修建难度大，尤其是与普通公路相比，山区公路桥梁隧道所占比例大，有些山区公路
2、桥梁隧道比例甚至占到了总里程的七成以上。因此，要改善落后地区特别是山区的交通状况，需要从搞好桥梁设计与施工入手，多建设一大批高品质、高等级的山区公路，推动欠发达地区经济社会又好又快发展。 1 桥梁主要类型 保证道路顺利跨越天然或者人工障碍物是修建桥梁的主要目的和用途。桥梁的基础由五部分组成，分别是桥跨、支座系统、桥墩、桥台和墩台，另外还有五个小部件则是桥面铺装、防排水系统、栏杆、伸缩缝和灯光等五个。桥梁一般分为小、中、大、特大桥，是按照其跨径和多跨总长来分，按照桥梁结构也可以分为梁式、拱式、钢架桥、索缆承重桥四种基本体系，还有组合体系桥。其多跨总长（L）和单跨总长（L0）与桥梁分类关系如下表：
3、 2 桥梁上部结构设计 2.1 一般设计原则 山区桥梁的设计有固定标准，跨径也有固定规格，一般有16m，20m，25m，30m，35m，40m，50m 几种。其横断面主要有三种形式，分别是空心板、T 梁和小箱梁，各有其优势和缺点。当桥梁跨径小于 30m 时，多采用小箱梁。因为箱梁较之于空心板不仅横向整体性好，而且跨越能力强，使得行车很舒适，也能有效减少后期养护费用。同时，和 T 梁相比，由于其上部材料工程数量少，有效减低了工程造价。所以，跨径在 20m 到 35m 之间的桥梁，小箱梁应用最多。当桥梁跨径达到 40m，50m 时，宜采用 T 梁，因为在吊装质量上 T 梁要比小箱梁小。但是当 T
4、梁的跨径达到 50m 时，由于其内外梁差过大，跨中矢高过大等问题的出现，一般不再被选用。T 梁之间的连接方式主要有两种，分别是铰接和刚接。只传递剪力是铰接的一个显著特点，车辆荷载等在铰接缝处的弯矩由现浇桥面板承受。这时为了尽量防止铰接处纵向裂缝的出现，一般采用加厚现浇桥面板的方法，这就增加了桥梁的恒重，不利于桥梁长久使用，因此一般采用刚接的方法。当连续梁超过 50m 时，在具备一定水平施工条件时，就应该采用现浇箱梁，以最大化提升桥梁整体抗震性能，并满足其路线平纵变化。 2.2 处理好桥梁上部设计中的两个关系 桥梁跨径和墩高的关系，一般的，桥梁卡跨径和墩高比例在黄金比例（0.618）和 1 之间
5、。但是，由于山区地质复杂，地形起伏很大，通常应根据需要选择一种恒定跨径，而不是根据墩高的改变而改变跨径。但是当墩高变化很大时，可以采用组合跨径，一般跨径组合有 20m 与 30m、30m 与 40m 两种。具体选择方案还要综合考虑桥址周围环境和经济成本等因素。 桥梁上部板或梁和平面曲线半径之间的关系。墩台布置时，其内外梁长不等，差值的大小受曲率半径影响，半径越大，梁长差越小。针对此问题，目前成熟的解决方法有以下两种，分别是：变化梁长，其依据是平面半径的变化；通过加大帽梁和封锚端的处理使得梁长不变两种方法各有优劣，是实际施工中要结合具体要求选取。而中矢高方面，中矢高在 10cm 以下时，为使其适
6、应平面线性，可调整护墙?仍担坏敝惺父咴?10cm 以上时，为保证现浇面板以及护墙适应平面线性，可以使预制梁按实际曲线预支，或在预制 T 梁边梁时多预支一段。第二种办法较之于第一种，经济成本有所增加，但综合考虑，仍是较优选择。 3 桥梁下部结构设计 3.1 矮墩设计 桥墩设计在其高度小于 30m 时，一般采用 Y 型薄壁墩或者柱式墩，其中因为柱式墩外观质量容易控制，所以比较常用。柱式墩主要有圆柱式和方柱式，与地基衔接都很方便。单从柱体受力上分析，截面积相等的情况下，方柱不仅受力优于圆柱，而且其抗弯刚度也比圆柱要大。当桥梁体系是连续钢结构时，方柱比圆柱更容易通过调整两个方向上的尺寸来控制其刚度。但
7、是方柱墩柱与墩基的连接必须借助于桩帽才能完成是其一个大缺点，这样做不仅加大了工程量，还易造成边坡不稳。在桥梁设计时，要根据具体情况，结合施工地地理特征，综合考虑合理选择是使用方柱还是圆柱。 3.2 高墩设计 桥墩一联高于 30m 而又低于 40m 时，要做成等截面空心薄壁墩。桥墩最高墩不低于 30m 而低于 40m 时，桥墩应采用变截面薄壁空心墩，其顺桥向坡比以 45：1 最佳。当桥墩墩高超过 50m 时，空心薄壁墩的断面尺寸应该加大。在具体设计施工时，桥墩的布置应结合桥址范围内地形特点，并综合考虑当地地质状况和地上建筑物等因素的影响，选择出最适合的施工方案。另外，在一些特殊的河道桥梁设计时，
8、要因地制宜。比如一些河道不明显的河流，斜桥会有一两个桥墩处于主槽中，因局部冲刷的增大会严重阻水，此时就要考虑选用独柱正桥布孔。 3.3 桥台设计 目前重力式 U 型台、助板台、桩柱式台在我国山区公路桥梁中应用最广。其中又以重力式 U 型台最常使用。因为根据墩台与基础中规定，U 型台的填土范围在 4m 到 10m 之间，所以 U 型台高度不宜超过 10m。由于桥台起到衔接路桥的作用，在桥梁总体设计时应考虑以下几方面问题对桥台的影响：山区或者河谷的横坡在比较陡峭的情况下，上部结构的长短严重影响桥台的高度。为了减少桥梁工程的质量隐患，设计时应即使加长桥长也要尽可能降低桥台高度。另外，当桥台处于一些特
9、殊地段，如山坡横向破很陡的地方，应该用 U 型桥台，其台阶设置应根据基础内外侧的高差进行。由于台阶施工技术的需要，低一级的级坑开挖面中有高一级的基底，但该部分的基地土不是原状土，设计时为了防止台身的剪切破坏和竖向开裂，要采用填碎石或者石混凝土处理。 4 加强桥梁设计中的安全性和耐久性 4.1 应重视结构的耐久性问题 化学物质（如酸雨）的侵蚀、风雨、荷载、车辆等的影响都是桥梁使用寿命降低的原因。 因此，桥梁在使用过程中，损伤和劣化很难避免。上世纪八十年代以来，我国在大跨桥领域大量施工，建造了很多斜拉桥，虽很少有严重损伤的，但老化问题已经相当严重。有很多拉索桥的拉索耐久性不足，不得不更换，不仅耗费
10、人力物力，还限制了经济的发展。所以桥梁的耐久性不足，很大程度上影响了桥梁建设技术的发展。 4.2 重视对疲劳损伤的研究 由于车辆荷载和风荷载等都是动荷载，其产生的循环变化的应力对桥梁损伤很严重，不仅使桥梁结构振动，还会使桥梁积累结劳损伤。同时，由于桥体所用材料并不具有均匀性和连续性，导致其结构上存在缺陷。尤其是在动荷载时，这些缺陷会形成桥梁损伤，严重时还能造成桥梁宏观裂纹的出现。一旦裂纹出现，很难得到有效控制，材料、结构会因之形成脆性断裂，给桥梁带来毁灭性灾难，所以一定要做好对桥梁早期疲劳的预防工作，防止其安全事故的发生。 4.3 对桥梁超载问题进行严格监管 桥梁超载严重降低了桥梁的使用寿命，
11、我国桥梁超载现状不容乐观。桥梁的超载使用原因总结起来不外乎以下几种：桥体建造年限过久，超龄运营；桥梁实际承载车流量超过设计承载车流量；经过桥体的车辆超载。前两种超载的形成主要是因为设计荷载不足和交通量的增加超过预期，很难进行控制，最后一种超载是因为车辆的违规驾驶，在我国运输业较为普遍。由于超载会加大桥梁应力幅度，使其损伤加快，严重的还有可能破坏桥梁结构。所以要延长桥梁使用寿命，增加桥梁使用安全性，就要建立健全相应制度，对桥梁超载问题进行严格监管。 5 总 结 山区公路设计复杂，应多角度考虑，结合施工地地理条件，灵活运用各项施工技术，以确保线性均衡性和连续性，并且尽量做到与当地自然环境的协调。除了加强对施工人员的监管外，施工单位要从桥梁设计理念、结构构造等方面出发，结合已有设计经验，综合考虑疲劳和超驾对桥梁结构的影响，建设处高质量的山区公路桥梁。 参考文献 1余炜，金敏，王晰磊.山区公路桥梁设计与实现J.科技风，2010，08：207. 2曹宽.浅析山区公路路线设计与质量控制J.黑龙江交通科技，2013，02：12. 3杨清伟.山区公路桥梁勘察与设计J.黑龙江交通科技，2013，05：140.
