试论中小跨径公路桥梁结构设计

试论中小跨径公路桥梁结构设计

张伟峰

黑河市旭欣公路勘察设计有限责任公司

桥梁工程的结构设计内容直接关系到桥梁工程施工的质量与使用寿命。同时，也对工程的工期会形成一定影响。合理的桥梁结构设计方案，可以在保证施工质量的基础上，尽量缩短工期，控制施工成本，提升桥梁工程的经济效益。要想达到这一目的，就需要严格遵循相应的设计原则，做到对桥梁工程从施工到使用全方面考虑，这就对设计人员的专业能力和设计能力提出了较高的要求。

一、桥梁设计应遵循的几点原则

考虑到桥梁工程的使用功能，在进行设计时，应该充分满足使用安全，美观和便利的需求。这就要求在进行桥梁设计时，应该遵循安全性和美观性的原则。重点加强对结构性能的设计，使其自身的使用寿命得以有效延长，保证桥梁施工的经济效益；针对桥梁路线的确定，应根据整体公路方案来执行，使其能够为区域内的路网进行有效服务。在保证其自身独立使用性能的基础上，为周边路网提供通行服务。对于路线方案的确定，应结合多个区域的路网通行需求，选择最优的路线走向；对于桥梁结构的设计，应充分考虑到其自身的应用需求，对于桥梁的日通行量和荷载能力需求进行综合考虑，使其自身的结构性能远远超出桥梁本身的运行需求，这可使桥梁结构的安全性与稳固性得到有效保障；对于地形复杂区域的桥梁展开设计时，布孔操作应遵循纵横断面布置的原则。相关数据显示，采取横断面设置桥梁墩台的方式可以使桥梁整体稳固性得到有效提升；中小跨度的桥梁长度设置时，应考虑到河槽摆动因素对桥梁结构所造成的影响，以免水流冲击的作用下对桥梁整体性能形成威胁。为此，需要在特定的区域内设置桥孔；针对平原区域的桥梁进行设计时，考虑到水文环境和河道内的地形，综合分析施工区域的基础信息，保证对桥梁方案的合理设计。

二、做好上部结构设计

1、结构形式的选择

（1）装配结构。桥梁上部结构形式及跨径选取宜根据地形、地质、水文、桥墩高度，选取合适的桥梁方案进行比选。原则上采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构，推广采用《公路桥梁通用图》2007年12月版。以装配式小箱梁、T梁为主，为保证桥梁整体协调性，除特殊和复杂桥梁外，一般桥梁跨径建议按下述范围选取：墩高15m＜H≤30m时，选用25～30m跨径；墩高30m＜H≤60m时，选用30～40m跨径；墩高H＞80m时，考虑采用刚构。原则上常规桥梁L=6～10m采用钢筋混凝土空心板,L=13-16m采用预应力混凝土空心板，L＝20-35m采用装配式预应力混凝土小箱梁，L＝30-50m采用装配式预应力混凝土T梁，按传统的观念，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，往往也是经济的。但山区高速公路地形起伏变化频繁，交通运输条件差，预制场地困难，大型起吊设备难以到位，所以尽量采用小跨径结构。

（2）现浇连续梁及常用构造尺寸。原则上跨径小于20m箱梁采用普通钢筋混凝土箱梁，20m及以上采用预应力混凝土箱梁；箱梁梁高取1/18-1/20箱梁跨径，但不得小于1.4m。20m跨h=1.4m，25m、30m跨h=1.6-1.7m，35m跨h=1.9m。悬臂端部厚16cm，悬臂根部高45cm，顶板厚度25cm，底板厚度22cm。独柱墩底板加厚到24cm；弯道（R≤250m）上的箱梁必须视跨径长度、箱梁半径在箱室内设置1个或多个中横隔板，中横隔板间距小于等于12m，横隔板宽度采用50cm；设双支座支撑时，端横梁视中跨大小取80-120cm，中横梁视中跨大小取100-150cm；独柱墩中横梁酌情增大，视中跨大小取130-180cm；原则上跨径35m以上预应力箱梁等宽段腹板取55cm，边肋端部变化为75cm，如果为多室则中肋变化为95cm。

2、平面设计的要点内容

平面设计的内容主要表现为对上部构造和平面曲线关系的有效处理。在特定的工程中，可以发现。桥位部分的平面曲线会对桥梁跨径和平面布置造成直接影响。集中表现为以下几个方面：当墩台为径向布置的状况时，在曲率半径的影响下，桥梁的长度会发生改变。曲率半径较小时，桥梁内外的长度差异较大。针对此类问题。可以通过调整现浇连续段的长度改善。在预制梁长度保持不变的情况下，调整现浇梁长度。一般而言，当内外梁的差异超出50厘米时，可以通过改变预制梁的长度来改善内外侧梁的长度差异问题。对于出现中矢高小于10cm的状况，可以采取调整护墙线形的方式来控制中矢高。当其超出10cm时，则需要根据现场施工状况，对梁的长度和规格进行重新确定。针对上述问题，在进行预制梁制作时，可以适当加长预制长度，具体施工时，借助现浇桥面板的方式来平衡线形。以免在施工中出现预制梁过短的情况，造成大量的材料浪费，对施工成本造成较大影响。

三、做好下部结构设计

1、桥墩梁结构设计

桥墩高度(含盖梁)超过9m时，考虑在桩顶设置横系梁。地震基本烈度大于等于Ⅷ度的地区，墩高大于7m桩顶设置横系梁；处于横向陡峭山坡上的桥墩，原则上采用高低墩形式，地系梁的位置处于两桩顶高差的1/3处，减少系梁开挖。

2、桥台结构设计

柱式桥台一般较为适用于平坦区域施工。具体施工作业中，应将填土高度控制在5m以下。而肋板式桥台的适用范围相对较广，对于填土高度的控制可以确定为5-11m。重力式U型桥台可被应用于山区，桥台的相关规定中指出，重力式U型桥台的填土范围应控制在4-10m之间。该种桥台的主要应用优势为，可以依据地形的变化在适当的区域设置台阶，从而减少施工的开挖量。薄壁式桥台较为适用于平原地区，对填土高度的要求为6.5cm，就小跨径的桥梁施工来说，较为适宜应用薄壁型桥台。对于软土路段的薄壁型桥台施工来说，软土土质的深度不得超出6m。当其深度过大时，可适当采取加固措施，提升软基的稳定程度。从当前的应用状况来看，一些高速公路中所设置的薄壁型桥台常常出现开裂问题，需要相关设计人员给予足够的重视。

结语：本文从上部、下部两个方面论述了桥梁设计的一般原则及常用构造尺寸。具体桥梁设计时应充分把握每座桥梁的特点同时兼顾造价、后期维修养护方便及与周围景观相协调等。桥梁工作者要注意行业内新技术、新材料、新工艺的推广采用，设计出安全、适用、经济、美观的桥梁。

参考文献：

[1]卢宇波.中小跨径公路桥梁抗震设计理念及方法[J].珠江水运,2016(10):52-53.

[2]黄海元,赵文玲.山区中小跨径桥梁设计要点[J].交通世界,2016(23):56-57.