山区高速公路桥梁设计的关键问题优化分析

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　　摘  要：经济的快速发展对于我国国内的交通提出了更高的要求。规划与布局山区高速公路网络是打通我国公路交通瓶颈的关键一环，同时也是带动山区经济发展的重要战略布局。高速公路桥梁作为山区高速公路建设中的重要组成部分对于高速公路建设有着极为重要的意义。由于山区地形条件、地质以及水文条件等都与平原地区有着明显的差异从而对山区高速公路桥梁的设计建设带来了不小的难度。文章在分析山区高速公路桥梁设计关键点的基础上对如何做好山区高速公路桥梁设计优化进行了分析阐述。
　　关键词：山区高速公路桥梁;设计;优化
　　中图分类号：U441          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0086-02
　　Abstract： The rapid development of economy has posed higher requirements for domestic traffic in our country. The planning and layout of highway network in mountain areas is not only a key link to break through the bottleneck of highway traffic in our country， but also an important strategic layout to promote the economic development of mountain areas. As an important part of mountain highway construction， highway bridge is of great significance for highway construction. Because the topographic conditions， geological and hydrological conditions in the mountain area are obviously different from those in the plain area， which brings great difficulty to the design and construction of highway bridges in the mountain area. Based on the analysis of the key points of highway bridge design in mountain area， this paper analyzes and expounds how to optimize the design of highway bridge in mountain areas.
　　Keywords： mountain highway bridge; design; optimization
　　前言
　　 我国地形结构分明，东部沿海及中部地区主要以平原为主，而西南地区、黄土高原等区域则主要以山区丘陵为主。长期以来受交通影响上述区域经济发展明显滞后。在十三五规划中国家将上述区域高速建设列入了规划，以交通带动当地经济发展。山区高速公路桥梁是高速公路建设中的重点，尤其是在上述地形、水文、地质等都较为复杂的区域，为保证山区高速公路桥梁建设质量需要做好山区高速公路桥梁的设计工作。
　　1 山区高速公路桥梁设计总原则
　　 山区高速公路桥梁面临的环境更加复杂从而对山区高速公路桥梁设计提出了更高的要求。在山区高速公路桥梁设计中需要对桥梁结构安全性、构造处的科学处理以及结构优化进行细致的分析计算，山区高速公路桥梁设计中对于桥梁的货载、恒载、施工载荷、地震载荷等与平原高速公路桥梁设计相一致，在计算中需要考虑到强风载荷、水力、冻胀力以及风雪等自然因素对于山区高速公路桥梁的影响。在结构设计中，受山区地形、走向、跨度等因素的限制，山区高速公路桥梁多采用的是高墩大跨结构，加之山区缺乏合适的施工场地，不利于大型施工机具的进入与使用，大跨径预制构件的进入将受到极大限制。在山区高速公路桥梁设计选择中尽量采用中小跨径预制构件。山区高速公路桥梁设计需要从施工难度、桥型的经济指标等多个方面进行综合性的考虑论证用以获得山区高速公路桥梁的最佳设计方案。此外，山区高速公路中附加有相当多的小型构造物，其位置和设计的科学性都直接或间接影响着山区高速公路桥梁桥梁设计的优劣，山区高速公路桥梁设计中需要对布设结构物的科学性引起足够的重视。此外，山区植被恢复较慢，一旦破坏无法快速恢复，在山区高速公路桥梁设计中尽量避免大填特挖对山区生态环境造成灾难性破坏，而是应当在山区高速公路桥梁设计中考虑到环境保护、生态协调、减少污染等方面。
　　2 山区高速公路桥梁设计中的关键点
　　山区高速公路桥梁相较于平原公路桥梁更加复杂，受山区地形限制公路桥梁需要在公路桥梁的结构设计、施工工艺方面进行更多的优化以便确保公路桥梁能够具有良好的质量。为确保公路桥梁设计能够取得良好的设计效果在山区高速公路桥梁设计中需要注意以下几方面的关键点：山区曲线预制梁、桥梁、桥板的布设、桥型、高墩结构、布设、结构、防滑坡。
　　2.1 山区高速公路桥梁桥型选择
　　 山区地区地形、地质结构复杂，在公路桥梁的设计中需要结合现场的实际情况合理地进行设计，尤其是需要选择合理的公路桥梁桥型，合理的桥型选择将有助于降低桥梁的施工難度、成本。山区高速公路桥梁设计所使用的桥型将囊括所有类型，设计过程中需要结合项目特点，从难度、成本等方面进行综合性考虑与选取。 　　2.2 桥梁高墩设计
　　 山区高速公路桥梁多数采用高墩、大跨桥式结构，桥墩的稳定性对山区高速公路桥梁的安全性至关重要。在高墩设计中需要对高墩地址、结构、形式、强度进行科学的计算分析，确保桥梁的安全性。同时对于墩台的角度也要引起足够的重视，墩台角度设计时需要遵循以下特点：桥墩中心线与交点处切线所成角度完全相同，桥墩、桥台中心线互不平行，各桥墩盖梁长度完全相同，曲线引起的每片梁长度变化靠预制梁自身长度调整，在设计时应注意保障两端伸缩缝的平行，墩台角度多采用的是等90°布设，此种布设方法多应用于跨径较大、长度较长的公路桥梁。墩台等角度布设图如下图1所示。
　　2.3 桥梁曲线预制梁、板设计布设
　　 山区高速公路桥梁建设中需要将预制完成的梁、板架设到桥梁下部的基体槽中，受桥梁结构、形式的影响，桥梁梁、板的曲形结构需要借助桥梁墩台的角度来实现，设计过程中需要注意到这一点。
　　3 山区高速公路桥梁设计优化
　　3.1 优化设计理念
　　 随着经济技术的发展山区高速公路桥梁设计理念也随之发生改变，山区高速公路桥梁设计需要从安全、舒适、环保、和谐的理念出发，完成对于山区高速公路桥梁结构、跨度、路基等的优化设计。在山区高速公路桥梁桥墩选型上需要从河谷横坡陡峭环境出发，做好桥墩类型与桥墩高度的优化，将桥台的垂直高度降低到一个合理的范围内，降低桥台高度虽然会增加山区路面长度，但是随着桥台高度的降低山区高速公路桥梁的施工难度也呈几何级降低，对于山区高速公路桥梁的成本控制、工期、施工安全性都有着极大的作用。山区高速公路桥梁设计中还注意做好地形影响因素的考虑，一般通过制定桥梁跨越方案弱化地形因素会优化桥梁设计的影响。在山区高速公路桥梁设计中桥梁跨度需要按照前后段山区公路工程造价来调节桥梁位置，调整优化桥梁设计。桥梁路基直接影响着桥梁的施工质量，对于桥梁路基采用何种形式及结构需要结合桥梁的选址、地质情况进行针对性的优化，做到经济性与安全性、稳定性的统一。
　　3.2 山区高速公路桥梁结构设计优化
　　山区高速公路桥梁结构优化关键是处理好桥梁下部与上部结构的优化，将山区高速公路桥梁的主跨径与墩高的比值控制在0.809±0.191的区间范围内，注意控制地形起伏对于桥梁整体美感的影响。此外，桥梁跨径应尽量保持统一，避免频繁变化。在跨径组合使用上可以选用20m-30m、30m-40m的组合。做好桥梁上部构造与桥梁整体平面曲线的优化，以桥梁平面曲线半径的变化为基础调整桥梁内外梁长，在桥梁梁长不变的基础下使得桥梁的帽梁、封锚端适当加长。对于山区高速公路桥梁下部的设计优化集中在桥墩、桥台部分。对于高度在25m以下的桥梁桥墩选用的是柱式桥墩，这一桥墩形式能够在25m以下的山区高速公路桥梁对接中实现下部与上部结构的良好对接，同时柱式桥墩能够在山区高速公路桥梁使用中发挥出良好的抗压效果。桥墩高度在25m-40m时主要选用的是厚板式实心桥墩，这一结构形式能够在山区复杂多变的地形与气候条件下保持受力均匀，具有较高的安全性与可靠性。对于桥梁高度在40m以上的，应以薄壁式空心桥墩形式为主，在山区高速公路桥梁设计中选用何种形式的桥墩需要结合山区高速公路桥梁上部结构、墩高以及周边的地形情况进行综合考虑。桥台设计优化，在山区高速公路桥梁设计中重力式U型桥台能够发挥出良好的功用，U形桥台使用的最大优点在高度较低（不超过10m），填土高度在10m以内，简化了施工工艺和施工难度。
　　3.3 做好桥梁方滑坡的设计优化
　　 方滑坡主要用于防止滑坡。在方滑坡设计中需要做好减载、反压、地面排水等技术等的综合使用，完成对于滑坡体的治理。施工应尽量放在旱季进行避免破坏滑体的稳定性。在山区高速公路桥梁设计中无法避让滑体时，应首先对滑体进行防护加固。反压、减载是两种应用效果较好的土石方处理措施，能够在应急抢险和永久性工程中都发挥出良好的效果。选用何种方滑坡设计需要结合滑体的实际情况、地形进行综合性考虑。
　　4 结束语
　　 山区高速公路桥梁设计难度大、技术要求高，山区高速公路桥梁设计中涉及到地质、地形、风力、环境、气候等多方面的因素。在设计中需要从施工可行性、难度、成本等方面进行综合性的考虑。本文在分析山区高速公路桥梁设计关键点的基础上对如何做好山区高速公路桥梁设计优化进行了分析介绍。
　　参考文献：
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