试论山区高速公路桥梁设计

试论山区高速公路桥梁设计

摘要：在当下高速公路建设工程中，桥梁的设计合理性对整个高速公路项目成本起着重要的作用，本文主要对山区高速公路的桥梁设计进行了相关阐述，详细的介绍了山区高速公路桥梁设计方案以及结构设计要点，结合自身工作经验，提出相关问题及解决方法，希望可以通过本文可以给广大同行提供借鉴参考。

关键词：山区；高速公路；桥梁；结构设计

中图分类号： u412.36+6 文献标识码： a 文章编号：

一、山区高速公路桥梁设计方案分析

(一)山区高速公路桥梁方案设计

1.跨越山谷的高架桥。

首先，通常情况下，此类型的桥梁都处于远离市区的地域，对桥梁美观的关注度不高，所以，在设计时主要关注的是施工的便利性。此类桥梁上部结构常会选择t型梁或空心板，主要原因在于这两种桥梁结构受力较为合理，工程成本造价不高。实践中，跨径为25米、3o米、35米和40米的t型梁以及跨径为8米、lo米、l3米、l6米以及2o米的空心板使用范围较为广泛；其次，处于行车便利性的考虑，一般规模较大的桥梁会选用连续梁或者钢构体系，而规模相对较小的桥梁出于工程造价的考虑，会选用空心板简支体系。从施工角度来分析，如果在同一合同段存在不同跨径，将会给预制模板周转使用造成较大的不利影响，因此需要尽可能的防止此种状况的出现；最后，如果山区高速公路桥梁需要横跨v型谷，大

跨连续钢构方案是最佳选择，采取这一方案，桥墩数量较少，从而在一定程度上降低施工难度，如果当地地质条件允许还可以选择拱桥方案。

2.跨河桥梁。

对于此种类型的山区高速公路桥梁的施工设计方案要综合考虑当地水文情况。如果所跨河流是非通航河流，就可以选用施工较为简单、项目造价不高的方案。如果河流的通航等级较高，一般会选用大跨刚构箱梁或者是连续箱梁，如果河流的通航等级相对较低，跨径较大的t型梁方案则是最佳选择。此外还需要注意依据河流主航道准确位置以及河流流向安排桥梁桥孔的布置。

3.跨线桥。

根据高速公路桥梁与等级路和等外路之间的位置关系，跨线桥又可以分为主线上跨桥和主线下跨桥两种，对于跨线桥而言，设计之前充分了解被跨路的等级及净空要求十分必要，被交叉路的等级不同，所对应的桥型方案也有所区别。分离式桥梁会影响沿线美观，所以此种类型的桥梁外形的美观是影响设计方案的一项重要因素。

(1)竖向刚度。主跨跨中最大活载时竖向挠度为1／1612，说明结构具有较好的竖向刚度，满足地铁设计规范的要求，保证了大桥建成后轻轨列车行车的舒适性；(2)侧向刚度及扭转刚度。跨中活载横向位移最大为0.031illm，最小为一1．725mm，跨中活载扭转角最大为8．9 x 10～rad，最小‘为一3．39 x 10一rad。虽然地铁设计规范对于桥梁的侧向刚度和扭转刚度没有明确规定，但从计算

结果可以看出大桥具有很好的侧向和抗扭刚度；(3)恒载状态下斜拉索索力、应力。看出恒载状态内外侧索力不对称，通过不对称索力调整主梁的恒载扭矩。根据有限变位理论，并记人塔梁p一△效应，对成桥阶段空间整体弹性稳定性进行分析。结构1阶失稳表现为主孔主梁弯曲失稳，稳定安全系数n=24．5，整体稳定安全系数较大。

(二)山区高速公路桥梁结构设计

1.桥梁上部结构设计

(1)对于等跨t型梁或者是简支空心板等较简单的桥梁结构，当前已经具备了较为成熟的上部结构标准图，可以结合项目实际情况予以参考。一般情况下，桥梁规模较大，适宜选择t型梁结构，在桥墩高度较低的情况下，适宜选择连续结构，当桥墩高度较高时，则比较适宜选择墩梁固结结构方案，而如果选择连续结构，将会直接影响到桥梁结构的稳定性，并会给桥梁支座造成一定损害；此外，对于墩梁固结结构，不需要设置支座，这样就无需考虑更换支座的问题；桥梁规模相对较小，简支空心板结构则是最佳选择。现浇钢筋混凝土空心板可分为边支承板盖和柱支承板盖，二者应分别按不同的方法进行内力分析。边支承楼盖是由墙或刚性梁支承的板，包括梁刚度较大的框架梁结构；柱支承板是由柱支承的沿柱轴线元梁或者带柔性梁板，包括梁刚度较小的框架结构和无梁板柱结构。

图1 柱支承板空心盖和边支承板益

(2)如果是不等跨连续结构，需要确保边跨与中跨跨径之间的匹

配性。通常情况狭隘，边跨与中跨跨径之间要保持0．55至0．7左右的比值，如果边跨太小，因为桥台处支座一般为滑板式，抗压而不抗拉，受到活荷载和预应力的作用，极容易出现脱空问题，桥梁支座无法发挥作用，进而改变结构的受力状态；如果中跨太小，跨中正弯矩与支点负弯矩之间就会产生较大差距，这对于预应力束的配置产生负面影响。根据下图可以看出，负弯矩的临界截面出现在矩形支座的侧面，圆形支座的负弯矩的临界截面出现在与圆形支座等面积支座的侧表面。

(3)连续钢构桥的上部及下部结构之间的刚度比是山区高速公路桥梁设计需要重点关注的问题。下部结构的刚度降低，刚节点的负弯矩、桥墩弯矩也会随之降低，由于温度改变所造成的内力也会相应降低；尽管如此，桥墩也不宜过柔，否则就会导致结构出现很大程度的变形，一方面会影响到桥梁的使用，另一方面也会给结构稳定性造成不利影响。

2.桥梁下部结构设计

(1)桥墩设计。等截面圆柱墩或者是方柱墩在实践中较为常见，如果桥墩较高，一般会选择阶型实心柱或者是变截面空心墩等。高墩一方面要验证其承载力以及正常使用极限状态；另一方面，还需要对其稳定性进行着重分析，静力法、位移法、能量法以及有限元法等都是进行稳定分析较为常用的方法。考虑到桥墩自重，并且实践中常选择变截面高墩截面，因此稳定性分析方法最佳选择是有限元法。

(2)桥台设计。实践中重力式u台、肋形埋置式台、柱式台、扶壁式台以及薄壁式台等都是应用范围较广的桥台形式。其中，柱式台以及薄壁式台一般都是单排桩基或者是扩基，再加上其所承载的台后土压力相对较大，所以需要对这两类桥台高度加以控制；扶壁式台承受的后土压力大，项目成本高，需要结合实际确定是否选择；肋形埋置式台的前台土压力能够抵消掉一部分台后土压力，在桥台台后填土高时常会采用此类型；如果在柱式台、薄壁式台以及扶壁式台的台前设置反压互道，能起到改善受力状况的作用。

二、结语

山区地形较为特殊，在山区地带修建高速公路经常会遇到地质条件复杂、地形多样等问题，并且沿线地带的水文状况也存在较大差异。在实践中，具体地段不同，相应的高速公路桥梁的使用功能也各有侧重。

所以，对于设计人员而言，首先要收集完整的资料，并根据具体地段的实际情况，进行充分的对比分析和论证，选取最佳的山区高速公路桥梁设计方案，确保高速公路桥梁的安全性、实用性、经济性。

参考文献：

[1]赵海云．对山区高速公路桥梁下部设计的探讨[j]．交通世界(建养机械)，2010，(z1)．

[2]杜昕．山区高速公路桥梁施工安全管理与控制[j]．武汉理工大学．