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山区高速公路桥梁设计研究
作者：刘 强
来源：《价值工程》2010年第22期
摘要:山区高速公路由于地形、地质复杂,具有构造物多、桥隧比例大等特点,因此,山区高速公路设计的质量在很大程度上取决于其中的桥梁设计。本文从高速公路桥梁设计原则、桥梁结构设计以及设计中所需注意的问题等几方面阐述了山区高速公路桥梁设计中应该注意到的问题。
Abstract: Mountain Highway, because of the complex terrain, geological, has multiple structures, bridge tunnel large proportion characteristics. Therefore, the quality of mountain highway design largely depends on the bridge design. This paper elaborates the problems that should be noted in mountain highway bridge design from aspects of the principles of highway bridge design, bridge design, and design problems.
关键词:山区;高速公路;设计;结构
Key words: mountain area;freeway;design;structure
中图分类号:U44文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0086-01 0引言
随着我国经济的高速发展,地区之间的人员、物资往来越来越密切。这就要求我国建设更多更高等级的公路才能满足公路运输的要求。而修建高速公路无疑成了提高公路运输能力的最佳选择。由于我国高速公路规划的路线大部分都要经过山岭重丘地区,这一地区多河流和峡谷。因此,整条高速公路中,有相当一部分要通过桥梁来进行连接。 1高速公路桥梁设计原则分析
通常山区的地理、地貌环境比较复杂,在这些地区修建高速公路连接用的桥梁,需要遵循以下原则:
1.1 建设成本最低原则建设成本最低原则是指在山区高速公路桥梁修建时,在保证桥梁质量的前提下,尽可能使桥梁的造价达到最低。通常降低桥梁造价方法有:通过改变桥梁设计结构来降低造价、因地制宜选择桥梁建筑材料来降低造价、选择最佳施工方案来降低桥梁造价等。 1.2 环境保护原则环境保护原则是指在桥梁结构设计、桥梁修建位置的选择及施工方法的选择时,尽可能最大程度的降低对周围环境的破坏。
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1.3 修建的桥梁必须达到国家规定的技术标准和规范这一原则的提出,主要是确保桥梁的质量和使用寿命。 2桥梁结构设计
桥梁结构的设计主要包括外部结构的设计和桥梁的抗压抗震等设计。桥梁外部结构的设计主要是指桥梁外形的设计,如将桥台设计成U型。桥梁的抗压、抗震及承载力设计主要是桥梁设计时必须要通过一定的数学模型分析及软件仿真等,来对桥梁的这些指标进行测试,看是否达到了设计要求。从垂直方向来看整个桥梁的设计,桥梁结构的设计可以分为上部结构设计和下部结构设计。
2.1 上部结构设计根据本人多年从事山区高速公路桥梁设计及施工的经验可知,目前山区高速公路的桥梁上部结构主要有简支梁板式桥、连续梁桥和先简支后连续式桥三种。
①简支梁板式桥。通常简支梁在公路桥的修建中具有广泛的应用。这主要由于简支梁的结构简单,受力分析简单,施工方便。②连续梁桥在修建桥长较长、弹孔跨径较大的大桥时,一般采用连续梁桥。常用的连续梁桥有连续箱梁桥和连续钢构梁桥。③先简支后连续式桥。先简支后连续式桥一般适用于中小跨径桥梁。这种结构的形成方法主要有两种,一是连续桥段按钢筋混凝土结构设计,一种是连续段按预应力结构设计,前一种方法因缺点较多,已趋于淘汰。当前先简支后连续式桥的形成方法主要是将简支梁预制安装到位,然后在墩顶位置现浇连续段形成整体,再通过预应力钢索张拉后,经支座转换形成连续体系。新型的先简支后连续桥克服了传统简支桥使用寿命低、维修费用高、耗材多、造价高以及传统连续桥造价高、工期长的缺点,具有施工方便、工期短、经济效益高等优点。
2.2 下部结构设计山区高速公路路线平曲线多、平面半径小、纵坡大,受这些地形、地势条件的,山区桥梁的设计难度较大。一般来说,桥梁下部结构设计主要一下几个问题。①墩高与跨径的关系20m跨径桥梁墩高一般为12m-20m,30m跨径桥梁墩高一般为18m-30m,40m跨径墩高一般为24m-40m是比较合理的[2]。在实际设计中,应根据桥梁长度、桥墩高度等,选取若干上部结构跨径,进行综合经济比较,从而得出适合的上下部结构比例。②桥墩 高度较短的桥墩多采用柱子式墩,柱式墩常分为圆墩和方墩,设计时应综合考虑多方面因素选择桥墩。高墩设计时应考虑稳定性问题。矮墩的稳定性基本可以保证,其截面尺寸一般由强度设计控制。③桥梁基础的设计 基础是桥梁下部结构的重要组成部分,在桥梁结构物的设计与施工中占有极为重要的地位,对结构物的安全使用和工程造价有很大的影响。常用的基础形式为扩大基础与桩基础。桩基础多为嵌岩桩和柱桩,地质较差的地段可采用摩擦桩;扩大基础或称明挖基础属直接基础,是将基础底板设在直接承载地基上,来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。 3桥梁设计中需要注意的问题
除上述问题外,还应在设计中注意一下问题:
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3.1 结构设计上的特殊考虑,如曲线、大纵坡长桥下的高墩变位控制;墩弯曲稳定性计算问题;陡边坡上的桥墩设计等。
3.2 野外勘察期间收集基础材料,如水文资料的收集、软基的勘察、净空四角空间的复核计算等。因为山区高速公路的路线一般较高,设计水位一般不控制路线纵断面和桥梁标高,易忽视水文资料的收集;软基勘察的忽视可造成基础设计或构造物移位的变更。
3.3 建设管理以及施工方面的问题。对采用等跨结构的较长桥梁,应根据地形、地物条件采用灵活桥跨布置,不宜强求采用全桥等跨、全桥斜交、全桥错孔等方式;对地形起伏变化较大的桥梁,桥墩应结合运营状态的应力和变形条件,尽量采用统一的型式,但不能绝对统一;现在设计单跨20m～40m跨径的特大桥往往采用预制安装连续刚构结构,但在使用过程中也存在一些问题等。
3.4 其它方面的细节问题,如单跨20m～40m跨径的特大桥,设计多按150m～200m一般采用结构连续,设160型伸缩缝;曲线段桥梁的设计应引起充分注意,最好不要简单地以折线桥处理;桥梁单幅两侧由于预埋构件的需要,一般均设计为混凝土构造,若未重视桥面排水设施的设计造成桥面集水,不仅会影响桥面结构的使用,还会造成行车安全事故等。 4结束语
山区高速公路桥梁设计与平原地区桥梁的设计有很大的不同,有许多地方值得探讨,本文仅涉及了其中较少的部分。随着经济的发展,对山区高速公路的需求也会更多,这就要求我们要加强这方面的研究。 参考文献:
[1]薛翔,周安平.浅析先简支后连续桥梁设计特点相关研究.MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME, 2009(25).
[2]汪俊.浅谈山区高速公路桥梁下部结构设计.公路建设与交通信息化技术,2008. [3]付克俭,韩军.高速公路桥梁设计的几个细节问题.中国公路,2006(16).
