山区桥梁设计

 山区桥梁设计

穆亚民

济宁市鸿翔公路勘察设计研究院有限公司

摘要：对于山区而言，公路就是其连接外界的命脉，山区高速公路桥梁更是对山区的经济发展有着重要的影响。但是山区高速公路桥梁的设计及施工难度较大，如果不能进行优化设计，将难以保证山区高速公路桥梁的质量，进而影响山区经济的发展。因此，文章围绕山区高速公路桥梁的设计方案展开分析，并探讨如何进行优化设计，以保障山区高速公路桥梁的质量，促进我国山区的经济发展。

关键词：山区；高速公路；桥梁设计

山区地势险峻、地形复杂，高速公路桥梁设计的难度较大，对设计人员有较高的要求，同时工程建设的费用较高。因此，设计人员在进行山区高速公路桥梁设计时，不仅要结合地形考虑设计的耐用性，还要兼顾实用性和经济性。

一、山区桥梁的设计原则和理念

鉴于山区高速公路建设的上述特点, 山区桥梁的设计应该遵从如下原则: (1)满足安全使用和耐久性能, 耐久性能与安全性能同等重要, 为了尽可能减少后期桥梁的管理和维护问题, 需要在设计建设初期就重视桥梁的长期性能和耐久性能; (2)保护环境和生态, 高速公路桥梁的建设应该以尽可能降低对通过区域的环境和生态系统影响为宜, 实现与环境的协调可持续发展; (3)经济效益最大化, 山区桥梁的建设应该在保证建设质量和工期的前提下, 尽可能降低桥梁造价, 通过选择适宜的建造材料、施工工艺和建造方案实现。

山区桥梁的设计理念需要重视耐久性问题, 因其后期管理和养护的代价较高。多数桥梁的病害产生是由于构件连接处疲劳、构造区域的混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀等引发承载力不足。结构的耐久性能与诸多因素相关, 例如结构型式、受力状态、养护条件、使用状况和材料品质等, 设计中应该合理的进行上述参数的选择, 以充分重视耐久性问题。

二、山区高速公路桥梁建设的特点

1、技术难题多

山区高速公路不同于一般的高速公路，其地势险峻，地形条件复杂，水系较多，水文条件很难逐一探明。山区地面落差较大，存在陡崖、断层等地形，在暴雨等恶劣天气情况下很容易发生山体滑坡和崩塌，并引发泥石流。面对这种极端的地质情况，工程施工的难度极大，在具体的勘察设计和施工中会遇到很多技术性难题。

2、工程规模大

山区高速公路桥梁因为要跨越高山、深谷等众多不同的区域，所以在实际施工过程中需要施工的公里数较长，需要的施工人员也较多，进而扩大了管理的规模，增加了管理的难度。此外，在具体的施工过程中需要使用的工程设备较多，涉及的环节多且复杂，需要多个部门采用不同的施工工艺、工序等协调配合，这也是造成工程规模较大的主要因素。工程周期较长、工程任务复杂艰巨，故要想保证桥梁质量，就要做好现场勘察，并结合当地的地质条件提出切实可行的技术方案，严格把控设计和施工的关键点，这样才能进一步确保施工的质量，提升桥梁的耐用性和安全性。

3、工程造价高

由于山区高速公路桥梁的建设周期长，工程任务复杂艰巨，需要投入大量的机械设备、工程物资以及人力资源，还要配备具有专业施工技能的人才。因此，山区高速公路桥梁的工程造价成本不同于一般的工程，其工程造价更高。

4、施工存在安全问题

山区一般地势险峻，加上桥梁施工通常需要进行高空作业，这两种因素的叠加不但使施工难度显著增加，而且施工人员的安全问题更加难以得到有效保障。高空作业相较于其他普通作业方式，难度系数更高，且山区地势地貌较为复杂，有些地方无法完全依赖机械设备进行施工，必须辅以人工才能开展作业，因此难以有效保障工作人员的安全，施工存在很多安全风险。

三、山区高速公路桥梁设计优化措施

1、上部结构设计优化措施

地形、地质、水文、桥梁跨度、桥墩高度等都会影响山区高速公路桥梁上部结构，因此，设计人员在进行上部结构设计时，应充分考虑这些因素的干扰，选择一些便于施工、结构简单、工程造价低的桥型。在对普通的桥梁的上部结构形式进行设计时，应多采用装配式结构；而对于高度大于60m的桥梁而言，为了提高桥梁质量，一般采用连续刚构桥型。但是山区地势较为复杂，容易在雨季受到河流的影响，河水内所携带的泥沙石等物质会威胁桥墩的稳定性，因此应尽量避免在沟谷中心设置桥梁跨越点。同时，为了更好地使桥梁适应山区地形，可以采用组合跨径布控的方式。此外，应注意斜坡上桥梁基础施工，确保不会受到当地植被的影响，要尽可能地采取跨度较大的设计。

2、下部结构设计优化措施

设计人员在进行山区高速公路桥梁下部结构设计时，应考虑桥梁的抗震性。设计人员在计算弯桥高墩时，应考虑其偏心荷载、离心力和风荷载等影响因素，并且要保证各桥墩的高度相差不大，才能进一步确保山区高速公路桥梁的抗震性能。桥梁墩高小于35m的桥墩，一般采用圆柱式的桥墩；桥梁墩高大于35m的桥墩，一般采用空心类的桥墩。同时，在设计桥梁下部结构时，设计人员还应该尽量减少桥墩类型，以方便标准化施工。此外，斜坡也是施工需要重点考虑的地方，尤其是当斜坡较陡时，应增加桩基础的嵌岩深度。

3、附属结构及排水设计优化措施

山区高速公路桥梁的附属结构和排水系统非常重要，只有对其进行优化设计，才能使公路桥梁更加稳固。首先，应该关注桥头搭板的设计。当地层为均匀岩层时，如果桥台的位置处于挖方段，那么在设计时就不可以设置搭板。其次，需要考虑桥梁的伸缩装置设计。当桥梁为高墩时，要考虑伸缩量增大的情况，然后通过一定的计算使伸缩装置得到合理的延长。最后，桥面防排水设计要根据桥梁的位置进行优化设计。如果桥梁位于凹形曲线上，那么可以在曲线的低凹点设置对应的泄水孔，然后加密泄水管；如果桥梁需要跨越水库或者经过敏感的水源保护区，则需要对桥面排水进行集中排放。在桥面排水的具体设计中，要将桥面的水设计引入附近的边渠位置，而不能将水排在公路上，以免对路面造成污染，影响路面正常的交通运行。鉴于此，当桥梁需要跨域水库或者经过水源保护区域时，可以进行隔油沉淀设计，从而满足排放的标准。

4、桥梁防滑坡的设计优化措施

山区高速公路桥梁所处区域的气候条件一般较为复杂，如果桥梁在降雨、降雪量较大的区域，则车辆在行驶的过程中容易出现打滑现象，极易发生交通事故，针对这种情况，设计人员应该做好桥梁防滑坡的优化设计，以防车辆出现滑坡现象，保障人们安全出行。因此，设计人员要做好减载、反压、地面排水等多项设计，降低滑坡的概率，保障山区高速公路桥梁的安全性。同时，应尽量在旱季施工，有效避免破坏滑体的稳定性。山区高速公路桥梁的设计如果实在无法避免滑体，应考虑对滑体进行防护和加固。在实际的优化设计中，如何选择防滑坡的设计方案，需要设计人员进行深入考察，对当地的实际情况进行分析，从而选择最优设计方案，保障桥梁的安全性。

总之，山区高速公路桥梁对山区经济发展的意义重大，设计人员应该对山区进行实地考察，并采取合理、科学的设计方案，进一步提高山区高速公路桥梁的安全稳定性能，避免在后续的使用中出现问题，保障山区高速公路桥梁的质量，推动山区经济的发展。

参考文献

[1] 王晨.山区高速公路交通安全分析与设施保障技术研究[D].西安:长安大学,2013.

[2] 李振华.山区高速公路桥梁设计的特点和方法探讨[J].工程技术研究,2017.

[3] 汪本波.山区高速公路桥梁改路基优化设计研究[J].住宅与房地收件地址：山东省济南市历城区荣盛时代广场C座1323 杨悠 15668375806

产,2020(4):92.