高速公路桥梁设计探讨

高速公路桥梁设计探讨

【摘要】：随着我国经济建设的发展，特别是跨区经济的多元合作，促使我国修建的高速公路越来越多，不断出现地形地质复杂，构造物多，桥梁隧道比例大等等快捷高速公路，所以，要成功设计一条安全系数高、经久耐用的高速公路，结构设计就显得十分重要。本文针对高速公路特点及桥梁设计部分的安全因素进行分析。

【关键词】：桥梁结构探讨分析建设高速公路

中图分类号： k928.78 文献标识码： a 文章编号：

一、桥梁安全性的构成

桥梁安全性，其实就是结构安全性，所谓结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力、结构的整体牢固性与结构的耐久陛等。

1、桥梁结构构件承载能力的安全性分析

高速公路桥梁超负荷或超载会使桥梁应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载的分项系数分别为1．4和1．2，而美国则分别为1．7和1．4，英国1．6和1．4；我国结构设计规范的安全设置水准较低。由于安全储备较低，抵御意外作用的能力相对不足。

2、桥梁结构的整体牢固性

桥梁结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来对付地震、爆炸等灾害或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。

3、桥梁结构的耐久性

我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用下的耐久性要求则相对考虑较少。然而，桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性的研究。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，却很少有人对如何从结构和设计

的角度及设计和施工角度来改善桥梁耐久性研究。

二．桥梁钢筋混凝土结构的安全分析

钢筋混凝土是我国工程建设中使用最为普遍的结构材料之一，是桥梁建设过程中安全系数的主要保证，其质量直接影响到结构的适用性、安全性和耐久性 20年前据美国土木工程学会的一份材料估计，他们需要有1．3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题，仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800~l

美元，而现在联邦政府每年为此的拨款只有50～60亿美元。另有资料指出，美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1／4。

三桥梁设计安全关系分析

1、桥梁与路基的安全选择

路基规范强调，“路基中心填方高度超过20m时，宣和桥梁做方案比选。”，路桥设置界限问题，一直是难以把握的，也是影响公路造价的问题，项目实际运作中，往往由于工期紧，或认为桥梁跨越方案安全省事，就直接考虑桥梁方案。实际上，对于地质情况较好，虽然填方中心高度为30m，但收敛较快的v型峡谷，且桥隧相连地段，为消化隧道废方，考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济；而对于宽而平缓地段，虽然填方高度只是20m左右，但如果需跨标段借方，且运距远，填方基底还需花大量资金处理的路段，反而考虑桥梁方案可能更安全更经济。

2、桥梁上部构造设计分析

(1)设计选择

一般来讲，大跨径桥梁方案毕竟是少数，绝大部分还是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。大跨径桥梁一般是控制因素不同，方案也各不相同，具有较强的个性特征，而标准跨径桥则更多的是具有共性特征。

桥梁上部构造主要材料指标表

3、桥梁下部构造设计分析

(1)桥墩

高度较矮的桥墩 (h<40m)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，平原地区用的较多。但从美观上来说，方柱有棱有角，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性。从受力上看，截面积相等的方柱和圆柱，方柱抗弯刚度大干圆柱，受力优干圆柱，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。y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，美观性较好，但施工稍显复杂。当墩高较高时y型薄壁墩施工只需一套模板，只需搭一个支架，对于地面横坡较陡，搭支架困难，模板需求量大的山区桥梁，y型薄壁墩具有显著的优势。

(2)桥墩与路幅的关系

高速公路有整体式路基，也有分离式路基。除了中长隧道等设置分离式路基外，越来越多的采用整体式路基。对于高墩长桥，为了减少开挖，增强边坡稳定性，节约材料，降低造价，整体式下构即双幅两柱不失为一种较好的选择。与双幅四柱相比，在桥墩截面积及横向宽度相当的情况下，整体式下构横向和纵向刚度是分幅设置的两倍以上，除了可以减少开挖，节约材料、施工面少外，还能减少墩顶变位。一座桥究竟是采用整体式下构还是分幅下构，需结合桥位处地形、地质、水文、墩高等多方面因素综合考虑。

(3)桥梁桥台

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台最常用，一般 u台适应的填土范围为4一l0m，所以u台的高度最好以lom控制。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填士高度较高时不宜使用， +殷台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在l50米以内。埋置式肋板台适应范围广‘些，但也不宜太高，不宣超过t2m。

【参考文献】

[1]江雪，葛宪好，王蕾，王晓峰。粘钢法在拆墙扩跨中的应

用u】．广西城镇建设，2003，(08)

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