1,、山區(qū)高速公路的主要特點

　　山區(qū)高速公路的主要特點是地形地質(zhì)復(fù)雜,。地形復(fù)雜,，表現(xiàn)為地面高差大,，變化頻繁,，橫坡陡,；地質(zhì)復(fù)雜表現(xiàn)為巖溶,、滑坡,、不穩(wěn)定斜坡,、崩塌、陡崖,、煤氣地層等不良地質(zhì),。受此影響，路線布設(shè)時平縱橫三個方面都受到約束,，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)高速公路橋梁也相應(yīng)具有上述特點,，彎坡橋多,，高墩大跨多，墩臺形式多,，設(shè)計中必須協(xié)調(diào)解決好橋梁各細部構(gòu)造與地形地質(zhì)之間的關(guān)系,。

　　2、橋梁與路基的關(guān)系

　　2.1橋梁跨越方案與高填方路基方案的比較山區(qū)高速公路橋梁很多不受水文控制而只受地形控制,，因不宜采用路基方案而設(shè)置為高架橋,，路橋設(shè)置界限問題，一直是難以把握的關(guān)鍵問題,，也是影響公路造價的問題,。路基規(guī)范強調(diào)，“路基中心填方高度超過20m時,，宜和橋梁做方案比選,。”，項目實際運作中,，往往由于工期緊,，或認為橋梁跨越方案安全省事，就直接考慮橋梁方案,。實際上,，對于地質(zhì)情況較好，雖然填方中心高度為30m,，但收斂較快的v型峽谷,，且橋隧相連地段，為消化隧道廢方,，考慮路基方案可能比橋梁方案更安全更經(jīng)濟,，因為這樣的地形架橋，場地局促,，難度大,，橫縱坡陡，極易引發(fā)邊坡不穩(wěn),；而對于寬而平緩地段,，雖然填方高度只是20m左右，但如果需跨標段借方,，且運距遠,，填方基底還需花大量資金處理的路段，反而考慮橋梁方案可能更安全更經(jīng)濟,。所以筆者認為,，山區(qū)高速公路路橋界限，不能一概而論,，對于填土高度超過20m的路段,，應(yīng)根據(jù)地形,、地質(zhì)、前后構(gòu)造物,、前后路段的廢方量,、工程造價等進行綜合比選后決定是否設(shè)置橋梁。不能圖快圖省事,，直接考慮橋梁方案,。

　　2.2半邊橋與擋墻的關(guān)系山區(qū)高速公路地形橫坡陡峭，雖然可以通過設(shè)計為左右幅路基不一樣高的錯臺路基來處理,，但有時由于左右幅路基橫向交通要求,，需要設(shè)置轉(zhuǎn)向車道，錯臺式路基方案不易實現(xiàn),，這時選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 就不可避免地會出現(xiàn)半邊橋。當最低一側(cè)填土高度15m左右時,，應(yīng)綜合地形,、地質(zhì)將加筋擋墻，錨桿擋墻,、棄土方案與半邊橋做綜合比較后決定是否設(shè)置橋梁,。

　　3、結(jié)構(gòu)體系特性

　　為了保證行車舒適,，結(jié)構(gòu)耐久適用,，山區(qū)高速公路標準跨徑大中橋一般均采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)或墩梁固結(jié)的連續(xù)一剛構(gòu)混合體系。全剛構(gòu)體系由于一座橋梁墩高相差較大,，需通過調(diào)整橋墩的線剛度來改善橋墩受力,，這樣一來，橋墩尺寸種類就比較多,，美觀性降低,，施工相對麻煩一些。全連續(xù)結(jié)構(gòu)聯(lián)長不能太長,，舒適性差,，墩臺水平位移較大，墩柱尺寸需設(shè)計的相對大一些,，材料較費,。根據(jù)地形，將中間墩高較高,，剛度相差不大的相鄰幾個橋墩固結(jié)起來,，利用其柔性適應(yīng)橋墩所受的水平力，較矮的邊墩設(shè)置滑板支座或橡膠支座,，形成連續(xù)梁,。這樣的剛構(gòu)一連續(xù)體系,，高墩、矮墩的受力性能都得到了改善,，且適應(yīng)地形特點,。

　　山區(qū)高速公路橋梁多為彎、坡橋,，曲線梁橋在彎扭耦合作用下,，具有沿某一不動點變形的趨勢，單向行駛的大縱坡長橋在長期反復(fù)的汽車制動力作用下,，梁體具有沿汽車行駛方向滑移的趨勢,，如果采用全連續(xù)結(jié)構(gòu)，即上下構(gòu)之間為橡膠支座連接時,，這種滑移趨勢往往造成梁體受力不平衡,，支座脫空甚至破壞，從而導致梁體開裂,。因此山區(qū)高速公路橋梁宜采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)或墩梁固結(jié)的連續(xù)一剛構(gòu)混合體系,，既適應(yīng)平面線形，又適應(yīng)橋梁受力特點,。

　　4,、橋梁上部構(gòu)造設(shè)計

　　4.1一般設(shè)計原則山區(qū)高速公路，橋梁所占比重大,，但一般來講,，大跨徑橋梁方案畢竟是少數(shù)，絕大部分還是采用施工方便,、造價經(jīng)濟的標準化,、預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)。大跨徑橋梁一般是控制因素不同,，方案也各不相同,，具有較強的個性特征，而標準跨徑橋則更多的是具有共性特征,，所以本文重點探討標準化,、裝配化橋梁的設(shè)計。

　　山區(qū)高速公路橋梁常用標準化,、裝配化跨徑有16,、20、25,、30,、40、50m,，橫斷面形式有空心板,、t梁,、小箱梁等。對于跨徑小于30m的,，有空心板,、小箱梁、t梁等三種結(jié)構(gòu)可以選擇,，對于40,、50m跨徑，根據(jù)梁的受力特點,，宜采用t梁,。30m以下，同一種跨徑,，究竟應(yīng)當采用哪一種橫斷面形式,，通過表1，就可以作出選擇,。

　　一孔上部構(gòu)造主要材料指標表表1梁高跨徑橫斷面形式橋?qū)挘╟m）工作面積（㎡）混凝土（m3/㎡）綱絞線（kg/㎡）普通鋼筋（kg/㎡）數(shù)據(jù)來源90c㎡0空心板122400.54712.8484.49（贛粵高速）

　　100c㎡0小箱梁122400.3809.08267.85（京珠北）

　　120c㎡0t梁122400.3698.11285.24（三福線）

　　從表1可以看出,，小箱梁是介于空心板和t梁之間的一種橫斷面形式。20米跨徑時,，t梁較為經(jīng)濟。30m跨徑以下,，三種橫斷面比較,，基本也是上述規(guī)律。當然,，這是山區(qū)的情況,，平原地區(qū)則另當別論。平原地區(qū)受凈空和橋臺填土高度的限制,，橋梁上構(gòu)要求盡可能降低建筑高度,，這樣可以減小縱坡，降低路基填土高度,，減少占地及降低路基處理難度,，對土源缺乏，軟基較多的平原地區(qū)有顯著的經(jīng)濟性,。20m空心板建筑高度最低,，與路基綜合起來比較具有優(yōu)勢，平原地區(qū)路網(wǎng)發(fā)達,，分離式立交較多,，空心板在美觀方面優(yōu)于另外兩種斷面，所以平原地區(qū)較多采用空心板,。山區(qū)高速公路橋梁一般凈空無嚴格限制,，另外,，山區(qū)高速公路平面半徑較小，超高緩和路段不可避免會出現(xiàn)在橋上,，如果選用空心板和小箱梁,，架梁時一片梁四個支點不易調(diào)平，易造成支座脫空,，受力不均勻的情況,，所以山區(qū)高速公路橋梁標準橫斷面宜優(yōu)先采用t梁。對于50m跨徑t梁,，在小半徑平曲線上,，由于內(nèi)外梁梁長差較大，跨中矢高較大,，對路線的適應(yīng)性要差一些,。另外山區(qū)高速公路，交通運輸,、場地預(yù)制條件均較差,，大型機具進入困難，50mt梁單片重150多噸,，架設(shè)設(shè)備要求較高,，運輸及安裝過程中變形不易控制，因此一般情況下不選用50m跨徑t梁,，所以山區(qū)高速公路橋梁,，宜采用的常用標準跨徑為20、25,、30,、40m.t梁之間的橫向連接有鉸結(jié)和剛接兩種形式，采用鉸聯(lián)結(jié)時,，鉸只傳遞剪力,，車輛荷載作用在鉸縫處時，彎矩主要由現(xiàn)澆橋面來承受,，這樣一來,，現(xiàn)澆橋面的厚度就必須加厚，否則,，鉸縫處橋面板易出現(xiàn)通長的縱向裂縫?，F(xiàn)澆橋面板厚度增加，意味著恒載增加,，t梁配筋和鋼索必須增加,，經(jīng)濟性下降，所以t梁橫向連接采用剛接較好?！豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（jtgd62—2004）9.3.16條也有相應(yīng)規(guī)定：“預(yù)制t形截面梁的橫隔梁連接,，宜采用現(xiàn)澆混凝土整體連接”，當然在斜交橋及異形橋中需要橫向弱聯(lián)結(jié)時,，鉸結(jié)也是很好的選擇形式,。

　　4.2具體橋梁設(shè)計具體到一座橋設(shè)計時，上部構(gòu)造設(shè)計要處理好兩個關(guān)系,。

　　第一,，處理好跨徑與墩高的關(guān)系?？鐝脚c墩高的關(guān)系按橋梁美學原則,，一般應(yīng)選擇比值為0.618-1之間，通過經(jīng)濟比較,，往往又是經(jīng)濟的,，也就是說20m跨徑t梁適應(yīng)的墩高一般為12—20m，30m跨徑適應(yīng)的墩高一般為18-30m,，40m跨徑適應(yīng)的墩高一般為24m-40m,。山區(qū)高速公路地形起伏變化頻繁，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，可以采用20m與30m或者30m與40m的組合跨徑,。當一座橋梁,，有幾種跨徑方案可選擇時，應(yīng)結(jié)合上下構(gòu)做造價分析比較再做選擇,。

　　第二，處理好上部構(gòu)造（板或梁）與平面曲線半徑的關(guān)系,。橋位處平面曲線半徑對橋梁跨徑的選擇及平面布置影響較大,，主要表現(xiàn)為兩個方面，第一是內(nèi)外弧差,，第二是中矢高,。墩臺徑向布置時，由于曲率半徑的影響,，內(nèi)外梁梁長不等,，半徑越小，內(nèi)外梁梁長差越大,。解決此問題一般兩種途徑,，一種是根據(jù)平面半徑變化梁長，另一種是不變梁長通過加大帽梁，加大封錨端或加長現(xiàn)澆連續(xù)段處理,。第一種方法變化梁長,，設(shè)計簡單，帽梁尺寸較小,、規(guī)格統(tǒng)一,，但一個標段，如果有幾座橋處于不同的曲線半徑上時,，預(yù)制梁長度種類就較多,，頻繁調(diào)整模板雖不算很難，但每片梁都需要編號,，堆放預(yù)制梁需要很大場地,，這對“地無百米平”的山區(qū)確實是難以解決的問題，因此一般不采用變梁長方案,。采用等梁長方案時,，如果半徑較大，內(nèi)外梁梁長差不大,，可以采用內(nèi)弧長等于標準跨徑布置,，如果半徑較小，可以采用半幅橋中線弧長等于標準跨徑布置,，這樣連續(xù)段長度一端比標準長度增加,，一端減小。內(nèi)外弧差的問題解決后,，還有中矢高的問題,，一般中矢高10cm以內(nèi)，可以通過調(diào)整護墻內(nèi)緣使之適應(yīng)平面線形,；半徑較小,，中矢高大于10cm時，由于護墻一般為50cm寬,，護墻調(diào)整太大外觀不美,，護墻功能亦削減。此時亦有兩種解決辦法,，一種是預(yù)制梁外緣按實際曲線預(yù)制,，另一種是預(yù)制t梁邊梁時，將邊梁多預(yù)制一段長度,，讓現(xiàn)澆橋面板和護墻來適應(yīng)平面線形,。邊梁按實際曲線預(yù)制時，邊梁翼緣板由于兩側(cè)不等寬,，剛度不等,，施加預(yù)應(yīng)力時可能出現(xiàn)側(cè)向翹曲，且不同半徑外邊梁形狀不一樣，種類多施工較麻煩,。第二種辦法雖然材料稍有浪費,，美觀性稍差，仍優(yōu)于前一種,。

　　5,、橋梁下部構(gòu)造設(shè)計

　　5.1橋墩高度較矮的橋墩（h＜40m）多采用柱式墩，y型薄壁墩,，其中又以柱式墩最常用,。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,，平原地區(qū)用的較多。但從美觀上來說,，方柱有棱有角,，與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào)，有一定的視線誘導性,，較美觀,。從受力上看，截面積相等的方柱和圓柱,，方柱抗彎剛度大于圓柱,，受力優(yōu)于圓柱，當體系為連續(xù)剛構(gòu)時,，方柱可以方便地通過調(diào)整兩個方向的尺寸來調(diào)整墩柱的剛度,，從而達到調(diào)整墩柱受力的目的。圓柱為各向同性,，調(diào)整起來效果差一些,。方柱的缺點是墩柱與樁基之間需通過樁帽連接，增加了工程數(shù)量,，并且山區(qū)橋梁地面橫坡都較陡,，增加柱帽構(gòu)造還會增加挖方工程量，引起邊坡不穩(wěn),，設(shè)計中應(yīng)根據(jù)地形、上構(gòu)結(jié)構(gòu)形式,、墩高綜合考慮選用方柱或是圓柱,。

　　y型墩薄壁是獨柱雙支座的一種墩型，美觀性較好,，但施工稍顯復(fù)雜,。墩高較矮時，其施工既復(fù)雜又不美觀所以少采用。當墩高較高時y型薄壁墩施工只需一套模板,，只需搭一個支架,，對于地面橫坡較陡，搭支架困難,，模板需求量大的山區(qū)橋梁,，y型薄壁墩具有顯著的優(yōu)勢。從預(yù)算定額中也可以看出,，同高度的柱式墩與y型薄壁墩相比,，y型薄壁墩的基價低。另外采用雙柱墩時,，由于地面橫坡較陡,，兩個墩柱高度經(jīng)常相差較大，由于線剛度ei/l差距大,，導致一個墩兩個墩柱受力差異較大,，采用y型薄壁墩，只一個墩柱,，就避免了上述缺陷,。也有人認為，上部的y型承托節(jié)約材料并不多,，卻施工麻煩,，宜設(shè)計為實體，權(quán)衡施工進度和質(zhì)量,、安全和節(jié)省材料及美觀之間的關(guān)系,，也未嘗不可。不管外形如何,，墩高較高時,，采用獨柱雙支座外部形狀y型的薄壁墩較為適宜。

　　5.2高墩一般矮橋墩的設(shè)計由強度控制,，但當墩高較高時,，就必須得考慮橋墩的穩(wěn)定問題?！豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（jtgd62—2004）關(guān)于偏心受壓柱條文說明5.3.10條指出,，“當l0/h＞30時，構(gòu)件已由材料破壞變?yōu)槭Х€(wěn)破壞,。”l0為受壓柱的有效長度,，在0.5～2倍墩高之間變化，究竟取值多少,，與施工狀態(tài),、上構(gòu)重量,、上構(gòu)和墩柱的連接方式即墩柱的支承剛度有關(guān)。大量的計算實驗表明對于先簡支后剛構(gòu)（墩頂與上構(gòu)為鋼板焊接）和先簡支后連續(xù)（墩頂與上構(gòu)為橡膠支座連接）的多跨t梁橋來說,，墩柱的有效長度l0=1.2～1.43l,，l為墩柱高度，當l=40m且采用矩形截面時,，h≥1.2~1.43×40/30=1.6～1.907m,，h=50m時h≥2～2.383m，當墩厚大于2m時,，實心矩形截面經(jīng)濟性降低,，所以可以得出一個結(jié)論：墩柱為材料破壞時，采用實心矩形截面,，其高度不宜超過50m.當墩高大于50m時,，宜采用空心薄壁墩截面。采用空心薄壁墩,，墩高超過65m左右時順橋向應(yīng)考慮放坡,，因為采用等寬尺寸時施工雖然方便，但為了保證橋墩的穩(wěn)定,，墩柱和帽梁必將尺寸加大很多,，這樣材料會浪費較大。

　　5.3橋墩與路幅的關(guān)系山區(qū)高速公路有整體式路基,，也有分離式路基,。目前路線選線越來越強調(diào)減少占地，環(huán)保,、與景觀協(xié)調(diào)的理念,，除了中長隧道等設(shè)置分離式路基外，越來越多的采用整體式路基,。整體式路基的雙幅橋,，一般情況下下構(gòu)按分幅單獨設(shè)計，即雙幅四柱,。對于高墩長橋,，為了減少開挖，增強邊坡穩(wěn)定性,，節(jié)約材料,，降低造價，整體式下構(gòu)即雙幅兩柱不失為一種較好的選擇,。與雙幅四柱相比,，在橋墩截面積及橫向?qū)挾认喈數(shù)那闆r下，整體式下構(gòu)橫向和縱向剛度是分幅設(shè)置的兩倍以上,，除了可以減少開挖,，節(jié)約材料、施工面少外,，還能減少墩頂變位,。當然整體式下構(gòu)帽梁跨度較大，還須考慮車輛雙向行駛時扭矩影響,，帽梁需設(shè)置的強大一些,。一座橋究竟是采用整體式下構(gòu)還是分幅下構(gòu)，需結(jié)合橋位處地形,、地質(zhì),、水文、墩高等多方面因素綜合考慮,。

　　5.4橋臺山區(qū)高速公路橋梁橋臺一般采用重力式u型臺,、肋板臺、樁柱式臺,。其中以重力式u臺最常用,，根據(jù)《墩臺與基礎(chǔ)》規(guī)定，u臺適應(yīng)的填土范圍為4-10m,，所以u臺的高度最好以10m控制,。山區(qū)橋梁u臺一個顯著特征就是橫向，縱向橫坡陡,，為了適應(yīng)地形,，減小開挖，節(jié)約圬工方量,，u臺設(shè)計時必須根據(jù)地形合理分臺階,。樁柱式橋臺由于抗推剛度小，當聯(lián)長較長,，臺后填土高度較高時不宜使用,，一般臺后填土高度宜控制在5m以下，聯(lián)長宜控制在150米以內(nèi),。埋置式肋板臺適應(yīng)范圍廣一些,，但也不宜太高，不宜超過12m,。山區(qū)高速公路橋梁縱向地形陡峭,，往往不能設(shè)置錐坡，這時采用樁柱式或肋板臺會受到較大限制,。當?shù)刭|(zhì)情況較差時,，常常會出現(xiàn)u臺下設(shè)置樁基的情況。

　　5.5基礎(chǔ)山區(qū)高速公路橋梁最常用的基礎(chǔ)仍為為擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ),。山區(qū)一般地質(zhì)情況較好,，采用擴大基礎(chǔ)的情況相對較多,，且宜采用分離式擴基礎(chǔ)。因為分離式擴基礎(chǔ)適應(yīng)地形橫坡,，承載力亦能滿足要求,。斜坡上的擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)必須考慮基礎(chǔ)擴散角和覆蓋層厚度以及施工時的相互影響。樁基礎(chǔ)多為嵌巖樁和柱樁,，地質(zhì)情況較差地段采用摩擦樁,。樁基礎(chǔ)不管受力形式如何，施工方法上多是挖孔樁和鉆孔樁,。挖孔樁造價較節(jié)省,，但設(shè)計中能否采用挖孔樁，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況具體分析,，當樁長較長,；遇到流沙、軟弱夾層多,，卵石,、漂石等容易造成塌孔的地質(zhì)情況；地下水位較高,、地層含有煤氣,、瓦斯等有害氣體時不宜設(shè)計為挖孔樁。

　　6,、結(jié)束語

　　山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計有很多區(qū)別于平原橋梁的地方,，也更有很多方面需要探討，本文只是拋磚引玉,，結(jié)合設(shè)計中遇到的實際問題,，提出一些解決方法，不正確之處,，敬請同行批評指正,。

>淺談山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計