关于山区高速公路的桥梁设计问题探讨
摘要:目前,我国的山区高速公路建设蓬勃发展,本文以桥梁工程设计实践为研究基础,根据山区的高速公路桥梁特点,分析研究山区的高速公路桥梁设计中的要点,从而为我国山区的高速公路桥梁设计提供一定的参考经验。
关键词:山区高速公路桥梁设计公路桥梁
随着我国经济的迅猛发展,高速公路的建设力度不断提升。
我国地域辽阔,但地形主要以丘陵、山区为主。
在这些地区的高速公路建设中,桥梁建设是十分重要的组成部分,故山区高速公路的桥梁设计研究的现实意义重大。
山区高速公路的地形地质复杂,具体表现为地面的高度差异大,变化较为频繁,存在着岩溶、滑坡、崩塌、煤层、不稳定斜坡、陡崖等不良的地质现象。
针对这些道路现象,路线设计的纵、横、平这三个方面都将受到约束。
山区的高速公路桥梁中高墩大跨多,弯坡桥多,墩台形式多,在进行设计时必须协调好地形地质和桥梁各构件的关系。
1 山区高速公路桥梁设计简述
1.1 山区高速公路的特点分析
我国山地面积很大,在高速公路的建设中,既要满足交通的需要,也要尽可能的保护山区的自然生态环境,使高速公路的桥梁建设与山
区的自然环境相适应。
山区高速公路的特点见表1所示。
1.2 山区桥梁设计的原则
山区高速公路沿水线路多,桥梁设计以斜弯桥较多;山区的地形变换大,致使半边桥建筑较多;高速公路为跨越沟壑,需多建造高墩大跨桥。
另外,除在大型沟壑处需建设桥梁外,在众多的小沟渠处也要建造各种小桥。
根据这些山区桥梁的特点,在进行桥梁设计中主要有如下表所示的一些设计原则(见表1)。
2 山区桥梁设计要点分析
山区高速公路的地形地质较为复杂,路线的设置受纵、横、平三方面的约束。
山区桥梁有高顿大跨桥多、弯坡桥多、墩台的形式多并复杂等特点。
为协调好山区地形地质与桥梁各构件的关系,山区桥梁的设计要点主要从上部结构设计、下部结构设计和基础设计三个部分来阐明。
2.1 上部结构设计要点分析
桥梁在山区高速公路中占有较大比重,常见跨径桥梁的设计原则主要是造价经济合理、施工方便的预制装配化、标准化的结构。
常用的中小桥梁的标准跨径主要有6 m、8 m、10 m、13 m、16 m等。
大中桥梁跨径主要是16 m、20 m、25 m、30 m、35 m、40 m、50 m等。
桥梁主要有预制小箱梁、空心板、预制T梁等横断面型式。
桥梁跨径与横断面的匹配情况见表2所示。
2.2 下部结构设计要点分析
下部结构设计即桥梁的桥墩设计,山区桥墩主要采用的是Y型薄壁墩和柱式墩,柱式墩又分为方柱和圆柱。
从美观角度来看,方柱视线诱导性好,比圆柱更为美观;从受力上看,对于横截面积相同的方柱与圆柱,方柱抗弯刚度与受力都优于圆柱;从施工角度看,圆柱的施工相对方柱较为简单方便;Y型墩在造价上相对不太经济,在地面无法采用双主桥墩或地面横坡差异较大时,采用Y型墩更为合适。
山区高速公路桥梁的桥台主要有肋式台、重力式U型台、柱式台等类型。
肋式台的填土范围不宜超过12米,其适用范围较广泛;柱式台的填土高度要控制在5米以内,联长要在150米内;重力式U型台的填土范围是4到10米,桥梁的U台是横纵向横坡陡,在设计时要合理分台阶。
2.3 基础设计要点分析
山区高速公路的桥梁设计主要有扩大基础和桩基础两种常用基础。
由于山区地理生态环境复杂,高速公路的桥梁基础设计要根据桥梁具体的地形地质特征来进行分析与选取。
在山区的地质出现岩溶、
断层等不良地形地质中,基础设计的难度也会相对较大,同一桥梁可能由于地形地质问题相邻很近的桥墩也有不同的设计。
桥梁的基础在地质较好的地段较多采用扩大基础。
在采用桩基础时,若地形地质状况较好,一般采用嵌岩桩;若地质地形情况较差时,一般使用摩擦桩。
综上所述,本文从上部结构设计、下部结构设计和基础设计三个方面总结了山区高速公路桥梁设计的要点,针对山区这一特殊地理地貌状况,提出了与之对应的桥梁设计方法,以期对未来的山区桥梁设计提供必要参考。
3 结语
山区高速公路的桥梁结构受地形地质的影响作用,其设计、施工和养护较平原地区来说要困难一些。
桥梁设计中要严格遵守“技术先进、使用耐久、安全可靠、经济合理”的要求,尽可能设计出更为“安全、实用、美观、经济”的山区高速公路桥梁建筑。
本文从路线方案、技术标准、技术指标、地质勘查、工程方案等角度分析山区的高速公路特征,从而总结出山区高速公路的桥梁设计的原则。
针对山区的独特地形地质,本文从三个方面详细的分析研究了山区高速公路的桥梁设计要点,对桥梁设计师的工作有一定的指导意义。
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