关于山区高速公路桥梁设计

关于山区高速公路桥梁设计的探讨摘要：公路交通是影响山区经济发展的最大障碍,必须加快山区乡镇公路建设,提高山区产业劳动生产率,增加山区农民收入来繁

荣山区经济。本文主要结合江西地形特征分析山区高速公路桥梁设计与施工方法，并探讨了如何提高山区高速公路的质量。

关键词：山区高速公路；地形特征；桥梁设计；质量控制

1江西地形特征：

省境除北部较为平坦外，东西南部三面环山，中部丘陵起伏，全省成为一个整体向鄱阳湖倾斜而往北开口的巨大盆地。江西地貌类型较为齐全，分布大致成不规则环状结构，常态地貌类型则以山地和丘陵为主。其中山地 60101 平方公里（包括中山和低山），占全省总面积的 36%；丘陵 70117 平方公里（包括高丘和低丘），占42%; 岗地和平原 20022 平方公里，占 12%，水面16667平方公里，占10%。除常态地貌类型外，还有岩溶、丹霞和冰川等特殊地貌类型。

2 桥梁上部结构设计

2. 1一般设计原则

山区高速公路桥梁常用标准化、装配化设计,其跨径有16 m ,20 m ,25 m ,30 m ,35 m ,40 m ,50 m ,横断面形式有空心板、t梁、小箱梁等。对于跨径小于 35 m 的 ,尽可能使用小箱梁。与空心板比较 ,箱梁具有跨越能力强 ,横向整体性好 ,行车舒适 ,后期养

护费用少;与 t梁相比 ,其上部材料工程数量较小 ,工程造价低。

以上特点决定了小箱梁在 20 m～35 m 跨径范围内的应用优势。对于 40 m ,50 m跨径 ,因 t型梁的吊装质量比小箱梁小 ,宜采用t 梁。对于 50 m跨径 t梁 ,在小半径平曲线上 ,由于内外梁梁长差较大 ,跨中矢高较大 ,对路线的适应性要差一些。另外 ,山区高速公路交通运输、场地预制条件均较差 ,大型机具进入困难 ,因此一般情况下不选用 50 m跨径 t梁。t梁之间的横向连接有铰接和刚接两种形式 ,采用铰接时 ,铰只传递剪力 ,车辆荷载作用在铰

接缝处时 ,弯矩主要由现浇桥面板来承受 ,这样现浇桥面板的厚

度就必须加厚 ,否则,铰接缝处桥面板易出现通长的纵向裂缝。现浇桥面板厚度增加,意味着恒载增加, t 梁配筋和钢索必须增加,经济性下降,所以 t梁横向连接采用刚接较好。对于超过50 m的连续梁 ,施工条件许可的情况下 ,大跨径连续梁尽可能采用现浇箱梁 ,能够容易地满足路线的平纵变化的要求 ,整体性能和抗震性能优越。

2. 2处理好桥梁上部设计中的两个关系

2. 2. 1 跨径与墩高的关系

跨径与墩高的关系按桥梁美学原则,一般应选择比值 0. 618～1 比较经济 ,即 20 m跨径梁适应的墩高一般为 12 m～20 m ,40 m

跨径适应的墩高一般为 24 m～40 m。山区高速公路地形起伏变化频繁 ,通常应根据地形选择一种跨径 ,不宜根据墩高频繁变化跨

径 ,墩柱高度变化很大时 ,可以采用 20 m与 30 m或者 30 m与40 m的组合跨径。当一座桥梁有几种跨径方案可选择时 ,应结合上

下构造进行造价分析比较再做选择。

2. 2. 2 上部构造(板或梁)与平面曲线半径的关系

桥位处平面曲线半径对桥梁跨径的选择及平面布置影响较大 ,主要表现为两个方面:1)内外弧差;2)中矢高。墩台径向布置时 ,由于曲率半径的影响 ,内外梁梁长不等 ,半径越小 ,内外梁梁长差

越大。解决此问题一般有两种途径:1)根据平面半径变化梁长;2)不变梁长 ,通过加大帽梁、加大封锚端或加长现浇连续段处理。对于中矢高问题 ,中矢高在 10 cm 以内时 ,可以通过调整护墙内缘使之适应平面线形;半径较小 ,中矢高大于 10 cm 时 ,可采用预制梁外缘按实际曲线预制 ,或预制 t梁边梁时 ,将边梁多预制一段

长度 ,让现浇桥面板和护墙来适应平面线形。第二种办法虽然材料有浪费、美观性稍差 ,但仍优于前一种。

3桥梁下部结构设计

3. 1 矮墩设计

对于较矮的桥墩( h < 30 m) ,多采用柱式墩、y型薄壁墩 ,其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圆柱和方柱,圆柱施工中外观质量易控制,且与桩基衔接方便。从受力上看,截面积相等的方柱和圆柱,方柱抗弯刚度大于圆柱 ,受力也优于圆柱 ,当体系为连续刚构时 ,方柱可以方便地通过调整两个方向的尺寸来调整墩柱的刚度,从而达到调整墩柱受力的目的。圆柱为各向同性 ,调整起来效果差一些。方柱的缺点是墩柱与桩基之间需通过桩帽连接 ,增加了工程

量 ,并且山区桥梁地面横坡都较陡,增加柱帽构造还会增加挖方工

程量,引起边坡不稳,设计中应根据地形、上构结构形式、墩高综合考虑选用方柱或圆柱。

3. 2 高墩设计

对于桥墩一联中最高为 40 m(不含 40 m)时 ,30 m(含 30 m)以上桥墩做成等截面空心薄壁墩。最高墩不小于 40 m 时 ,30 m(含30 m)以上桥墩为变截面空心薄壁墩 ,变截面薄壁空心墩顺桥向坡比为 45∶ 1。当墩高不小于 50 m 以上时 ,应加大空心薄壁墩的断面尺寸。桥墩的布置应该结合桥址范围内地形地貌的特点、地质状况及地面上的建筑物等综合考虑、优化选择。有些河流河床主槽不明显 ,斜桥双柱或三柱中必有一两桥墩处于主槽中,严重阻水 ,局部冲刷增大。这种情况下,可以考虑按独柱正桥布孔,以减少桥墩的阻水面积。

3. 3 桥台设计

山区高速公路桥梁桥台一般采用重力式 u 型台、肋板台、桩柱式台。其中以重力式 u 型台最常用,根据《墩台与基础》规定,u 型台适应的填土范围为 4 m～10 m ,所以 u 型台的高度最好以10 m 控制。桥台是路桥的衔接点,在桥梁总体设计时应认真考虑以下几个问题:

1)山区河谷横坡一般较陡峭,上部结构长一些或短一些对桥台高度影响很大。设计时,宜尽可能使桥台高度小些,虽然桥长会长一些 ,但可以方便施工并减少工程质量隐患。

2)桥台位于山坡横向坡较陡峭处时,当采用 u 型桥台,横桥向