关于公路桥梁设计的分析

关于公路桥梁设计的分析

郭建华

郭建华

榆林市公路勘察设计院陕西榆林719000

摘要：本文作者介绍了公路桥梁桩基设计常见的问题，主要从上部结构设计、下部结构设计、桥墩、基础等方面对桥梁设计进行了分析。

关键词：公路；桥梁设计；分析

中图分类号：U412.36文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

我国建设速度突飞猛进，尤其在扩大内部需求，提升经济效益方面，我国建设了更多的高速公路，而桥梁构造是建设工作中花销很大的一个部分，一些处于山地的部分，桥梁占比例的1/2左右。因此，要完成一条公路的设计，对桥梁部分的处理是绝不能忽视的。

1公路桥梁桩基设计常见的问题

1.1科学计算桩基承载力

工程试验证明，当岩面较平整，桩的嵌岩深度h>2d时，桩侧嵌固力约占总荷载50％以上。随着嵌固深度增加，承载力也随之增大。但嵌固深度h>3d时，承载力增长不大。《公路桥涵地基与基础设计规范》中计算单桩轴向受压容许承载力的公式中没有对桩嵌入基岩深度规定限值，也没有随嵌入深度值增大而设定相关的折减系数。因此，在桩基设计实践中，当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时，不妨考虑加大桩径。

1.2准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度

桥梁工程桩基设计中，经常会遇到两软弱岩层之间穿越强度很高的一定厚度的岩层(夹层)，或者有些地区溶洞比较发育。如果这种夹层厚度不够承载厚度要求，钻孔桩就需要穿越夹层，以达到持力层，这对施工机械和施工进度都是极大的考验。为使桩基设计经济合理，应根据经验值和试算数值相结合的方法来确定嵌岩深度及桩端持力层厚度。

1.3采取合理的桩基配筋布置

在设计中通常有两种钢筋布置方式。一种是根据最大弯矩处进行配筋。另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看，前一种更合理。这是因为：由于桩基较长一段不设钢筋，比后者节省了部分钢筋；底部断桩时，钢筋笼拔出后，可原孔再钻，减少扁担桩发生机率。但是，第二种配筋方式可以减小施工难度，桩基灌注混凝土时，钢筋笼的定位是十分重要的，钢筋布置到桩底，易于固定钢筋笼。

2桥梁设计的一般原则

高速公路的桥梁在设计方面要具备先进的水平，应当具备安全稳定，坚固实用，花费合理的需要，并且要顾虑环保需要，在材料的选择上，要尽量选择方便使用而距离近的材料，对于桥涵的跨径较为标准的，应当优先选择装配式构造，有助于配合工厂大规模操作；下方的构造力求简单，对于桥涵来讲，除了与相关的技术准则相配合，还要对工程本身的构造需要，材料的质地，稳定性，耐久性，都要考虑进去，而对于特殊的工作需要，都要通过新的技术手段来完成。因此，工艺条件不断完善跟发展。

3上部结构设计

桥梁上部结构主要采用钢筋混凝土板、预制先张预应力混凝土空心板（宽幅空心板，标准底板宽1.5m）、后张预应力混凝土T型梁、后张预应力混凝土装配式箱梁，现浇钢筋混凝土连续箱梁(板)、预应力混凝土连续箱梁(板)等结构。主线和立交匝道上3孔以上且桥长大于40m的大中桥，当采用T梁或小箱梁结构时，应考虑采用先简支后结构连续的上部结构。当采用预制先张预应力混凝土空心板的上部结构时，桥面连续是很好的方法。通常空心板的板翼宽度最大值必须低于75cm，如果桥梁的宽度变大，而板翼需要与之配合，即可考虑超过75cm，不过配筋数要增多，尤其在板翼连接处以及外侧箍筋处，相应的，桥梁宽度值变大也会导致板增多，选择从外到里的方式布置板块，以外侧为对齐标准，必须使用加宽空心板，要约束板子的宽度差在20cm以内，桥梁宽度的变化最好不以变动铰缝宽的形式变动。采用连续梁时，梁高：等截面连续箱梁L/15～L/25；变截面连续箱梁为中墩支点L/15～L/25，跨中或边支点L/25～L/40；同时考虑箱梁内模板的构造要求，连续箱梁的最小梁高不低于1.3m。边中跨跨径比：等截面连续箱梁取用0.7～1.0；变截面连续箱梁取用

0.6～0.8。连续箱梁翼缘悬臂长度一般不宜大于3m，其中超过2.5m时应设置横向预应力钢筋；悬臂翼缘板尺寸通常不小于3m的，要根据有限元的方法来分析板的力的分布状况，特别考虑板子下缘处的各种配筋比例，箱梁翼缘悬臂端的厚度不应小于140mm，一般情况下采用180mm。箱梁翼缘悬臂根部厚度可取1/5～1/7的悬臂长度。连续箱梁顶、底板厚度：这两项的厚度和板跨径的比例应超过1:30，总厚度值需要大于200mm，另外，在尺寸的设计上，要考虑到符合众多一般钢筋以及预应力钢筋及其保护层得到规定，在通过计算，没有钢束作为材料的情况下，需要低于25cm。箱梁边支点横梁厚度一般取0.8～1.2m，中支点横梁的厚度需根据是否独柱墩单支座、支座的具体位置计算确定，应不小于1.2m，并应满足相应构造要求。预应力连续梁箱梁端横隔梁的端部20cm范围内的横梁钢筋主筋直径不得超过16mm，以避免与锚槽开口冲突。当横梁的跨高比不大于5.0时，应按照深受弯构件进行计算，有条件时应优先参照美国AASHTO规范，采用撑杆系杆模型计算，不得设置斜筋。

小桥通道上部结构采用现浇实心板。横桥向板端设翼缘，翼缘长度按设置挡块后台帽不伸出路基宽度控制。6m跨径板高0.45m，8m跨径板高0.55m。小桥通道如果桥台高度超过6米，可设计成暗桥，暗桥上部采用C30混凝土现浇板。

4下部结构

4.1桥墩

对于普通结构的桥梁一般宜采用柱式墩身上置盖梁的框架式体系。桥梁斜交角度≤20度时，采用双柱式桥墩；角度≥20度时，采用3柱式桥墩。在考虑桥梁外观设计方面，不使用盖梁应用于桥墩，是考虑使桥体本身较为大气，外观协调。标准预制结构桥梁的柱式墩身、桩基础桥墩尺寸拟定如下：注：表中数值适用于墩高<12m的桥梁，其他桥梁应另行计算。

4.2桥台

桥台一般采用重力式U型台、肋板台、桩柱式台。其中以重力式U台最常用，根据《墩台与基础》规定，U台适应的填土范围为4-10m，所以U台的高度最好以10m控制。山区桥梁U台一个显著特征就是横向，纵向横坡陡，为了适应地形，减小开挖，节约圬工方量，U台设计时必须根据地形合理分台阶。因为桩柱形式的桥台本身具有的刚度不大，不耐推，如果联长数值大，而高度值偏大时，最好不做选择，通常台后填土达到5m足够，不可过高，而联长需要少于150m，相对说来埋置式有更宽的应用范围，不过也不应过高，最好小于12m。

4.3基础

墩台位置如果在平原地区，或者坡度不大的地方，要根据实际地质来确定是否使用桩基，一般桩基是最好的手段，在起伏较大的山区，地面不够平坦，坡度较大的桥墩的地方，要选择桩基，适当选择桩柱式以及挖孔桩和肋板相配合的方式，使挖掘面积减少，不过对水平方向坡度不够，而纵坡明显的桥梁来说，重力式的桥墩有更好的效果，想在斜坡上进行基础的增大需要注意上层覆盖程度与应力扩散角的关联影响，桩基础大都选择柱状以及嵌岩桩，若地质水平不够优越，可选择摩擦桩，桩基础无论怎样受力，通常都是以钻孔桩以及挖孔桩的形式成型。挖孔桩成本不是很高，不过实际是否可以利用挖孔桩，还要根据具体地质条件来看，如果桩长过关，而遭遇软地，流沙地面的几率较大，则很容易局部塌陷，如果地下水的高度较大，内部有可燃气体或有害气体，也最好不用挖孔桩。

5结语

随着我国交通建设的快速发展，人们对于高速公路建设越来越关注。本文对高速公路桥梁设计的一般问题做了总结。

参考文献：

[1]匡峰.浅析高速公路桥梁设计要点[J]，2012（2）.

[2]黄劲.高速公路常规桥梁设计方案探讨[J]，2010（9）.

[3]周智勇.公路桥梁下部结构和基础的环保设计与施工[J]，山西建筑2009（11）.