山区高速公路桥梁设计

山区高速公路桥梁本身地形、地质、水文条件都比较复杂，进而导致山区高速公路桥梁具有曲线多、纵坡较大、平面半径较小等特点。另外，山区高速公路一般都是沿溪展线，沿河岸交替设线，从而导致具有很多的斜弯桥。山区地形过边，导致会有较多半边桥和高档墙存在。基于山区高速公路桥梁的这些特点可以看出，山区高速公路桥梁设计是一个比较复杂的工程。

1.山区高速公路桥梁设计原则

事实上，桥梁类型较多，在山区高速公路桥梁设计中就能够看到这些类型，山区高速公路桥梁结构自身安全性保障需要对结构计算分析和构造处理措施来进行。与平原区桥梁设计相比，山区高速公路桥梁设计计算需要考虑的因素是一样的，如恒载、活载、地震荷载、施工荷载等，但是山区高速公路桥梁设计计算除了需要考虑以上因素，还要对强风荷载、雪荷载、冻胀力、水力等桥梁产生的影响也应考虑在内，因为山区的自然条件和气象条件的多变性决定的。山区桥梁布设有时会出现高敦大跨结构，这主要是在受地形条件限制较严格的路段才有，因此，在山区桥梁设计时，不可或缺的考虑内容包括下部结构的刚度分配、稳定性分析等。在山岭地区，由于地形起伏导致施工布设难度较大，尤其是大型施工机具无法正常使用。为预制构件提供大型的施工场地是不可能的，加上山岭运输条件差，很多预制构件无法正常使用。但是在山区桥梁设计方案中首选的是中小跨径预制构件，这主要是从节省造价方面来考虑。钢筋混凝土现浇结构及预应力混凝土现浇结构桥梁也会出现在山区高速公路桥梁中，这主要是对于那些无法采用标准跨径结构的桥梁而言。综上所述，山区高速公路桥梁设计原则可概括为：在合理的经济范围内确保桥梁结构更加安全、更容易养护、更加舒适、造型更加优美。

2.山区高速公路桥梁设计

2.1上部构造设计

对于公路桥梁上部构造设计而言，需要从以下几个方面来考虑：(1)处理好跨径与墩高的关系。跨径与墩高的关系按桥梁美学原则，一般应选择比值为0.618~1之间，通过经济比较，往往又是经济的，也就是说20m跨径T梁适应的墩高一般为12~20m，30m跨径适应的墩高一般为18~30m，40m跨径适应的墩高一般为24m~40m。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20m与30m或者30m与40m的组合跨径。当一座桥梁，有几种跨径方案可选择时，应结合上下构做造价分析比较再做选择。(2)处理好上部构造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，第一是内外弧差，第二是中矢高。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。解决此问题一般两种途径，一种是根据平面半径变化梁长，另一种是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。第一种方法变化梁长，设计简单，帽梁尺寸较小、规格统一，但一个标段，如果有几座桥处于不同的曲线半径上时，预制梁长度种类就较多，频繁调整模板虽不算很难，但每片梁都需要编号，堆放预制梁需要很大场地，这对“地无百米平”的山区确实是难以解决的问题，因此一般不采用变梁长方案。采用等梁长方案时，如果半径较大，内外梁梁长差不大，可以采用内弧长等于标准跨径布置，如果半径较小，可以采用半幅桥中线弧长等于标准跨径布置，这样连续段长度一端比标准长度增加，一端减小。内外弧差的问题解决后，还有中矢高的问题，一般中矢高10cm以内，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10cm时，由于护墙一般为50cm宽，护墙调整太大外观不美，护墙功能亦削减。

2.2下部构造设计

桥墩是下部构造设计中的一个必不可少的设计内容。本文就主要以桥墩设计为代表对下部构造设计进行分析。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，较美观。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，增加了工程数量，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是圆柱。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。墩高较矮时，其施工既复杂又不美观所以少采用。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。从预算定额中也可以看出，同高度的柱式墩与Y型薄壁墩相比，Y型薄壁墩的基价低。另外采用双柱墩时，由于地面横坡较陡，两个墩柱高度经常相差较大，由于线刚度EI/L差距大，导致一个墩两个墩柱受力差异较大，采用Y型薄壁墩，只一个墩柱，就避免了上述缺陷。

总而言之，山区高速公路桥梁设计一定要结合实际情况选择科学的方案，对桥梁上部构造和下部构造进行较为详细的综合设计，为山区高速公路桥梁设计打下良好的基础。

参考文献：

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