芻議山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)
2015-04-13
1山區(qū)公路與橋梁特點(diǎn)
山區(qū)公路主要特點(diǎn)是地形、地質(zhì)、水文條件復(fù)雜。地形復(fù)雜，表現(xiàn)為溝壑眾多，地面高差變化大，縱橫坡均較陡直，沖溝發(fā)育；地質(zhì)復(fù)雜，表現(xiàn)為滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、陡崖、斷層及煤礦采空區(qū)等不良地質(zhì)不同程度存在，巖性、巖石風(fēng)化程度各有不同；水文條件復(fù)雜，表現(xiàn)為水系眾多，水文地質(zhì)、暴雨、洪水等沿路線不盡相同。
受到這些原因的影響，路線布設(shè)時(shí)平縱橫三個(gè)方面都受到約束，一般就是平曲線多、平面半徑小、縱坡大，橋梁比例高、橫坡陡、半邊橋和高擋墻多。山區(qū)公路橋梁也相應(yīng)具有上述特點(diǎn)，彎坡橋多，高墩大跨多，墩臺(tái)形式多，設(shè)計(jì)中必須協(xié)調(diào)解決好橋梁各細(xì)部構(gòu)造與地形地質(zhì)之間的關(guān)系?；谏絽^(qū)復(fù)雜的地形地貌，致使山區(qū)公路路線中橋梁所占比例大，往往選擇曲線、大縱坡、高墩、長(zhǎng)橋等設(shè)計(jì)方案。
2山區(qū)橋梁橋位的選擇
由于山區(qū)的地形、地質(zhì)及水文條件復(fù)雜，橋梁應(yīng)根據(jù)公路功能、等級(jí)、通行能力及抗洪防災(zāi)要求，結(jié)合水文、地質(zhì)、通航、環(huán)境等條件進(jìn)行綜合橋位選擇。橋位應(yīng)選擇河道順直穩(wěn)定、河床地質(zhì)良好、河槽能通過(guò)大部分設(shè)計(jì)流量的河段，橋位不宜選擇在河汊、沙洲、古河道、急彎、匯合口、港口作業(yè)區(qū)及易形成流冰、流木阻塞的河段。橋梁縱軸線宜與洪水主流流向正交，對(duì)通航河流上的橋梁，其墩臺(tái)沿水流方向的軸線應(yīng)與最高通航水位時(shí)的主流方向一致。就地質(zhì)條件而言，橋梁宜設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造單一、巖層完整埋藏較淺、土層堅(jiān)實(shí)、地質(zhì)條件良好的地段，不宜設(shè)在斷層、滑坡、溶洞等地質(zhì)不良地段，應(yīng)避開(kāi)斷層破碎帶，特別是近期有活動(dòng)的斷層帶。
3橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
就山區(qū)公路而言，由于橋梁在整體路線設(shè)計(jì)中所占比重較大，一般來(lái)講，橋梁孔跨類型采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑占多數(shù)，常用的標(biāo)準(zhǔn)化跨徑有16m、20m、25m、30m、40m、50m等，截面型式有空心板梁、T梁、箱梁三種結(jié)構(gòu)。對(duì)于跨徑小于30m的橋梁，一般三種截面型式均可采用，對(duì)于跨徑40m及50m的橋梁，從梁受力特點(diǎn)出發(fā)，一般宜選擇的截面型式為T梁。
由于山區(qū)公路山高谷深，當(dāng)橋梁跨越深溝寬谷時(shí)，大跨度非標(biāo)準(zhǔn)橋梁類型是必然產(chǎn)生的。對(duì)于山區(qū)大跨度橋梁類型，一般較常采用的有連續(xù)剛構(gòu)體系、拱式結(jié)構(gòu)體系、連續(xù)梁體系三種類型。在高墩和大跨徑橋梁中，常采用的是連續(xù)剛構(gòu)體系，將連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁做成連續(xù)梁體與薄壁橋墩固結(jié)。由于橋墩參與工作，連續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中區(qū)域正彎矩比同跨徑連續(xù)梁橋的小。當(dāng)墩高達(dá)到一定高度后，兩者上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力相差大，而薄壁橋墩底部所承受的彎矩、梁體內(nèi)的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。當(dāng)橋梁跨越V型深谷時(shí)，一般采用拱式體系橋梁，有鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼拱橋等類型，在大跨徑橋梁中，拱式結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)相對(duì)優(yōu)于其它相同跨徑不同結(jié)構(gòu)類型，但拱式結(jié)構(gòu)對(duì)于橋位處地質(zhì)情況要求相對(duì)較高。在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中大跨徑橋梁相對(duì)來(lái)說(shuō)最常采用的還是連續(xù)梁體系，包括先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，在彎橋、斜橋及跨線橋中較常采用等高度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，跨徑一般在60m以內(nèi)，對(duì)跨越大的河谷、河流的橋梁，一般采用懸臂施工的變高度連續(xù)梁。
3.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
山區(qū)公路路線平曲線多、平面半徑小、縱坡大，受這些地形、地勢(shì)條件的限制，山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)難度較大。一般來(lái)說(shuō)，橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
（1）墩高與跨徑的關(guān)系，20m跨徑橋梁墩高一般為12～20m，30m跨徑橋梁墩高一般為18～30m，40m跨徑墩高一般為24～40m是比較合理的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)橋梁長(zhǎng)度、橋墩高度等選取若干上部結(jié)構(gòu)跨徑，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較，從而得出適合的上下部結(jié)構(gòu)比例。山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)中，通常應(yīng)根據(jù)地形選擇一種跨徑不宜根據(jù)墩高頻繁變化跨徑，墩柱高度變化很大時(shí)，可以采用2O+3Om或者3O+40m的組合跨徑，當(dāng)處于地震烈度較高的地區(qū)時(shí)，宜采用等跨。
（2）高度較矮的橋墩多采用柱式墩、Y型薄壁墩等，其中又以柱式墩最常采用。柱式墩分圓柱和方柱，圓柱施工中外觀質(zhì)量易控制，且與樁基銜接方便，但從美觀上來(lái)說(shuō)，方柱有棱有角，與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào)，有一定的視線誘導(dǎo)性，較美觀。
3.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
山區(qū)公路橋梁最常用的基礎(chǔ)仍為樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)。在地質(zhì)情況良好的地段，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)的情況相對(duì)較多。在山區(qū)橋梁存在縱橫坡高差較大的情況下，一般采用的擴(kuò)大基礎(chǔ)為分離式基礎(chǔ)以適應(yīng)地形。常采用的樁基礎(chǔ)有三類：摩擦樁、柱樁及嵌巖樁。若采用樁基礎(chǔ)，則地質(zhì)情況較好的地段一般采用嵌巖樁，地質(zhì)情況較差的地段一般采用摩擦樁。樁基礎(chǔ)施工方法上多是挖孔樁和鉆孔樁。挖孔樁造價(jià)較節(jié)省，但設(shè)計(jì)中能否采用挖孔樁，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況具體分析，當(dāng)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，遇到流沙、軟弱夾層、卵石、漂石等容易造成塌孔的地質(zhì)情況及地下水位較高、地層含有煤氣、瓦斯等有害氣體時(shí)不宜設(shè)計(jì)為挖孔樁。
4結(jié)束語(yǔ)
山區(qū)公路地質(zhì)復(fù)雜，地形多變，沿線水文情況也大相徑庭，橋梁設(shè)計(jì)與平原地區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)有很大的不同，設(shè)計(jì)者要對(duì)于不同的項(xiàng)目，多作比較分析，合理選擇符合實(shí)際的橋梁方案，使橋梁設(shè)計(jì)達(dá)到適用、安全、經(jīng)濟(jì)，同時(shí)要與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致、造型美觀的目的。
