高速公路桥梁设计问题探索

高速公路的桥梁设计师最为关键的，针对这个问题有很多设计师进行相关探索，下面小编就为大家带来了高速公路桥梁设计问题探索，感兴趣的朋友可以看一看哦！

摘要：详细阐述了桥梁与路线的关系，桥梁位置选取，桥梁上部与下部结构设计等山区高速公路桥梁设计中必须解决好的几个关键问题，为解决山区高速公路桥梁设计问题提供参考。在山区高速公路桥梁设计时，应充分了解地质、地理、水文等情况，采用合理的桥梁设计结构形式，保证桥梁设计质量。

引言

为适应我国经济快速发展的要求，高速公路的修建越来越多。我国幅员辽阔，丘陵、山区地貌占很大比例，在山区修建的高速公路越来越多。桥梁是山区高速公路不可缺少的部分。山区高速公路地质地形复杂，地面高差变化大。煤层、滑坡、横坡陡、岩溶、陡崖等不良地质普遍存在，使得山区桥梁高跨多、墩台形式多，大大增加了桥梁施工难度。在山区高速公路桥梁设计时，应充分了解地质、地理、水文等情况，采用合理的桥梁设计结构形式，保证桥梁设计质量，以免造成后续桥梁施工困难以及后续运营中难以弥补的损失。山区高速公路桥梁设计主要应解决好下面几个问题。

1桥梁与路线的关系

（1）桥位一般应根据路线走向确定，桥梁与道路的衔接以及桥梁的线形应满足路线设计的要求。桥梁设计应充分考虑桥位的水文特征、地质地形、影响路线造价的桥下道路的净空、设计洪水位等初选桥型，再按照桥梁设计需要对路线进行适当调整，确定好最终桥型方案[1]。（2）桥梁结构形式的选择应力求受力明确、外形简单、施工方便，充分考虑营运养护、结构耐久性及行车舒适性。靠近山体的桥梁应尽量减少深挖高填，山腹的桥跨应左右幅错开布置，尽量不破坏生态环境。跨越深谷的桥梁，宜采用标准小跨高墩桥梁，以方便施工。跨线桥梁，应长远规划，预留孔数，加大跨径，以满足道路的可持续发展。经过水土易流失、森林覆盖率高及良田地段的桥梁，尽量采用高架桥，以保护环境，节约耕地。跨河流桥梁应尽可能不压缩河道、不影响河道功能，尽可能不造成水系破坏，做到与自然相协调。（3）对平曲线不超过400m的小半径曲线山区高速公路曲线桥梁，宜采取“弯桥直作”，通过图1所示的横坡处理、弦弧差、内外梁长处理等方法，用预制梁实现“弯桥直作”，以达到方便施工，简化结构以及降低造价[2]。横坡处理是按实际路线横坡预制梁顶板坡，对超高段可同时采用局部进行二次浇筑层进行配合。当弦弧差小于100mm时，宜采取对护栏内缘进行调整，以满足平曲线线形；当弦弧差超过100mm时，宜采取实际曲线预制边梁外缘或采取护栏内缘调整、预制T梁时加宽翼缘二者相结合而进行处理。对小半径曲线桥梁内外梁长受半径大小影响，半径越小相差越多，一般通过增加现浇连续段、加长封锚端实现.

2桥梁位置选取

山区桥梁位置的选取从结构设计方面考虑，应尽量避开溶洞、滑坡、活动性断层等地质不良地段；从水文方面考虑，应尽可能选河床稳定、河槽明显、河道顺直的地方，并且桥梁轴线应尽可能与河流正交，以利于桥梁结构安全和排洪等。

3桥梁上部结构设计

（1）当跨径不超过50m时，山区高速公路桥梁上部结构一般宜选用装配化、标准化形式。标准跨径一般采用40m、35m、30m、25m、20m、16m、13m、10m。山区高速公路桥梁跨径应考虑墩高、地质条件、通航要求等条件，当墩高不超过20m时，宜优先采用20m标准跨径；当墩高在20～30m范围内时，宜优先采用30m标准跨径；当墩高超过40m时，宜优先采用40m标准跨径。当地质条件不好时，为减少施工工期和基础处理，应优先采用大跨径。跨越没有通航要求的河流时，应避开在水深较深和主河道等地方设置桥墩；跨越有通航要求的河流时，应结合通航要求和河床断面综合确定。结构体系一般采用以小箱梁、T梁为主的先简支后连续体系，有时候也可以采用以板式截面为主的简支桥面连续体系。当单孔跨径超过20m时，宜优先采用“先简支后连续”结构；当单孔跨径不超过20m时，宜采用简支桥面连续结构体系[2]。（2）一般来说，山区高速公路桥梁结构形式应尽可能采用装配式空心板、箱型、T形等。当桥墩高度小于80m时，山区高速公路桥梁应尽可能采用装配式空心板、箱型、T形上部结构。当桥墩高度超过80m时，若地质、地形及路线条件允许采用拱桥时，宜采用钢筋混凝土拱式结构；若不适合建筑拱桥，则应根据工程造价、地质地形、施工工期、墩高等综合考虑是采用连续刚构桥还是装配式梁。中小跨径山区高速公路桥梁一般宜采用先简支后连续结构，40m跨径宜优先采用T梁，35m、30m、25m跨径宜优先采用预制小箱梁或T梁，20m以下跨径宜优先采用预制空心板[3]。

4桥梁下部结构设计

4.1桥墩

（1）对于高墩常采用变截面空心墩，但需要进行稳定分析、正常使用极限状态和承载能力验算。考虑高墩截面一般是变截面且不能忽略自重，宜优先选用有限元法进行稳定性分析。墩高桥墩一般采用等截面方柱墩、圆柱墩、独柱墩。（2）方柱墩可以与上部梁体很好地协调，具有较好的视线诱导性，比圆柱墩更为美观，相同截面的圆柱与方柱，方柱抗弯刚度更大，受力性能更好。但方柱墩与桩基础直接需要增加连接桩帽，会增加山区桥梁的开挖量，易造成边坡失稳。圆柱墩施工方便，与桩基础连接简单，为克服刚度问题，双圆柱墩在山区高速公路桥梁中应用日益增加。双圆柱墩设计时应根据墩柱高度和上部跨径合理选择墩径和设置系梁，同一座桥梁宜采用相同的墩径，宜每隔18m墩高设系梁1道，整座桥的系梁位置应协调。（3）变截面空心薄壁墩的力学性能好，用于高墩，但墩高超过50m时，应验算桥墩稳定性，宜采用剪扭弯性能高的箱形截面；墩高不超过50m时，一般只需进行强度控制。（4）独柱墩在山区高速公路桥梁中有独特的优势。例如当桥址所处地面为陡峭横坡时，采用双柱墩会因两墩墩高差异大造成刚度相差很大，引发受力不均，此时采用独柱墩，则受力简单，可减少开挖，施工难度小，利于环保。当桥梁斜跨河流时，独柱墩能使水下施工量、阻水面积减少。但独柱墩刚度小，一般只适用于墩高不超过20m的桥梁。

4.2基础

山区桥梁基础一般宜采用嵌岩桩、柱承桩、摩擦桩等桩基础及扩大基础。嵌岩桩、柱桩应充分考虑桩基处岩层的完整性、倾向、是否有岩溶存在，分别综合确定桩的入岩深度，入土深度。嵌岩桩宜采取基岩强度、嵌岩深度进行双控，嵌岩深度一般宜为桩径的2.5倍，地面为陡坡时，一般不宜小于桩径的3倍，岩溶区宜穿透溶洞。扩大基础为使基础应力均匀分布，设计时应对偏心距进行有效控制并进行基础承载能力验算。

4.3桥台

山区高速公路桥梁常用桥台有扶壁式台、薄壁式台、柱式台、肋型埋置式台、重力式U形台等。扶壁式桥台能使桥长缩短，但台后土压力大，台体需要的钢筋多，不太经济，应结合实际情况选用。薄壁式、柱式桥台台后土压力也较大，基础一般为扩大基础或单排桩基础，适用于低桥台。肋型埋置式桥台台后的土压力可以被台前土压力抵消一部分，适用于高桥台，但需设置锥坡，会增加桥长，会造成桥梁造价增加。地质条件好时可采用重力式U形桥台，但地形陡峭或抗震要求高时，不宜采用。U形桥台高度一般不宜超过12m，超过时，为防止桥台开裂，应增加桥台构造筋，对桥台内侧进行倒角处理。

5结语

山区高速公路桥梁设计因山区复杂多变的地质地形条件造成桥梁建设施工工期紧，经济和社会压力大，设计面临系列难题。要搞好山区高速公路桥梁设计，必须解决好桥梁与路线的关系、桥梁位置选取、上部结构设计等几个关键问题，设计中必须准确把握好山地特点，密切结合运营和施工要求，经济、合理地选取好结构形式，确保设计桥梁的质量和安全。

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