公路桥涵设计及其优化分析

公路桥涵设计及其优化分析

陈军  李双芹

中铁城际规划建设有限公司，河北石家庄，050000

摘要：在进行公路设计过程中，公路桥涵的设计是比较重要的组成要素，在整体设计环节需要对桥涵安全性、造价以及桥涵的使用周期进行全面考虑，要保证公路桥涵的施工质量，就要从公路桥涵设计着手，才能最大程度的保证公路桥涵的质量。基于此，本文对公路桥涵在设计中存在的问题以及公路桥涵设计及其优化的措施进行了分析。

关键词：公路桥涵；设计；措施

随着公路交通事业和桥梁建设事业的不断发展，桥涵结构工程的施工也越来越普遍，桥涵的施工质量决定着整个工程的施工质量，是能否达到公路使用功能的重要标志。但是，随着结构物的增多，粗制滥造的现象普遍存在，严重地影响了结构物的耐久性、美观性及行车舒适性。在桥涵施工中目前主要存在的质量问题有：混凝土的外观质量差，影响到整个工程的美观；桥涵施工中普遍存在的各种质量通病并未有效得到缓解；轻型桥台施工中容易出现的各种质量问题等。在桥涵施工过程中要在保证质量安全的同时，更要不断的探索施工的新方法，新工艺，使我们的公路桥涵施工技术有一个新得发展。

1 公路桥涵在设计中存在的问题

我国经济的快速发展，使得我国公路运输事业也得到了长足的进展，同时也对于我国的公路建设提出了更高的要求，其中公路桥涵施工是整个施工中的一个重要控制点，公路桥涵的施工经常出现一些问题，这对桥涵的耐久性、美观性和行车的安全性、舒适性造成一定的影响。

1.1 施工以及管理水平

桥涵设计得不够合理以及施工期间的不规范行为，是造成公路桥涵事故的主要原因。为此，增加对桥涵通行状态管理的重视程度，是当前施工建设环节所需要重点关注的问题。这是因为针对桥涵展开管理工作，是当前建设桥涵项目施工环节的统筹工作，如果管理出现问题，则会直接影响到桥涵在日后使用期间的安全性，并且桥涵结构以及材料选择的不合理或设备、技术的滞后性，都会对公路桥涵的整体使用埋下安全隐患。

1.2 桥涵结构设计的整体安全性较差

在现阶段，人们在从事建筑工作中，过分强调桥涵建设的速度，这一行为对桥涵建筑的整体耐久性有着重大影响。在实际工作过程中，许多工程人员的思维局限于他们实际从事的工作，以至于在实际操作过程中过于注重相关设备、设施的结构强度等问题，而在一定程度上忽视了桥涵工程设计中整体结构所具备的重要作用，简而言之，整体结构在桥涵结构设计中发挥的作用是片面和单一的，会导致整个桥涵建设结构安全性有所降低。

其次，桥涵建设设计过程中，设计师对具体的操作情况没有正确的认知，部分工作人员仅对理论有所了解，对其实际应用的需求考虑不全，该种状况在较大程度上导致桥涵工程设计在实际应用的过程中难以发挥实际效用，出现设计与材料应用的不协调等现象。比如混凝土强度等问题，对其后续的应用与发展不利，容易埋下较为严重的安全隐患。

1.3 不完善的设计理念和构造体系

当前道路桥涵的设计人员缺乏对桥涵设计理念以及桥涵构造体系合理性的关注，在进行设计环节前期没有对影响公路运行状态的因素进行综合全面的考量，也没有仔细地进行桥涵结构和构件连接等问题的分析，综合评估手段选择上不够科学、经济、合理，增加了在桥梁设计期间以及施工环节中由于外在人为原因的干扰，而造成桥梁整体结构和体系的不合理现象。

2 公路桥涵设计及其优化的措施

2.1 加强设计方案的合理性

首先，必须选择专业人士工程师，将设计草案与技术建议进行比较，以确保建议设计的可行性和准确性。其次，公司必须增加对地质环境、水文条件和其他因素的调查，避免外部条件对设计方案影响。三是选择一个合理的位置，对桥涵主体框架结构的布置，桥涵整体结构和实际结合。减小桥涵跨度与标准跨度之间的误差，以减小桥涵坍塌、破坏的风险。最后，根据桥涵的实际环境选择，用合理的建筑材料最大限度地提高设计方案的合理性。

2.2 规范模板的加工与安装

桥涵模板采用定型钢模，施工脚手架用碗扣型支架搭成，配合普通脚手架钢管做斜向支撑，模板加工符合设计截面形式。这是施工的一个关键点，既影响到水泥混凝土的质量，又影响到构造物的外观。模板使用前要除锈、涂脱模剂，支模前将支承部位顶面的模板底座处用水平尺和砂浆找平，以保证模板的垂直度，防止构件根部砼出现烂根现象。桥涵模板采用装配式整体钢模板，汽车吊整体吊装就位。模板拼装过程中要认真检查，注意模板的上下顺序及子母口的正确位置，保证尺寸准确、接缝严密。在两个模板接头处采用3mm厚海绵密封条，防止漏浆。将台身和基础接茬以上的焊渣等杂物清理干净，按照已画好的外模线，人工配合起重机将钢模安装就位，拧紧钢模螺栓，螺栓采用正反交错设置，再用脚手架将其加固，保证施工人员和检查人员的安全。

2.3 钢筋施工技术要点

钢筋施工技术对钢筋的位置要求较为严格，因此在进行钢筋位置和垂直度的确认时，必须要架起脚手架和定位架，确保钢筋位置的精准无误。在确认钢筋位置后，便可以进行钢筋的焊接，而焊接的技术普遍使用闪光对焊。在进行闪光对焊的过程中，必须按照设计要求进行焊接，通常要保证两个钢筋接头相距在35D以内，或者两个焊接接头相距大于50cm，范围接头少于50%。在钢筋架构基本完成后，便可以对该架构加入垫块。垫块可以是塑料垫块或者水泥砂浆垫块，这两种垫块均能加厚保护层，起到缓冲压力的作用，确保钢筋质量。而在完成钢筋施工后，必须要及时对钢筋进行检测，对钢筋结构的尺寸、距离等进行深入检测，确保该钢筋结构能够符合设计要求。

2.4 严格控制混凝土施工

1、砼施工前在模板与基础交接处以M10砂浆堵漏，防止振捣时发生漏浆，要求砂浆量必须保证充塞密实。

2、用搅拌机拌料，吊车料斗装料浇注，有条件的话可以用90B水泥混凝土泵车浇注。上料过程中务必要施工人员戴好安全帽，做好安全施工；技术人员一定要对其水泥混凝土的施工配合比严格监控，特别是对水灰比的控制，因为用吊机吊料浇注，一旦水灰比控制不好，就很容易发生离析，导致外观不良，出现蜂窝麻面现象。

3、浇筑砼时要用手插入式振捣器分层振捣，砼浇筑自由下落高度严格控制小于2m，防止砼发生离析自由下落高度的控制与水灰l比的控制，都是防止发生离析的关键点，防止水泥浆溅到钢筋和模板上，每次浇筑高度30cm左右，接柱砼必须一次连续浇筑完，及时养护，确保砼外观质量优良。

4、根据台身高度选用合适长度的振动棒。振动棒间距为30一35cm，振捣深度一般插入前层5～10㎝，振捣程度直至砼表面泛浆并不再冒气泡、水泡。振捣时不得碰撞钢筋，不得出现漏振，重复振捣现象。

5、拆模时间应根据当时气温及砼特性，应防止拆模时砼强度过低被粘落或砼强度过高而破坏模板。砼浇灌完12小时后于砼顶面浇水、覆盖塑料薄膜进行初步养护。模板在不少于12小时并不多余48小时拆除，具体视天气情况而定。拆模后台身砼洒水并缠绕塑料薄膜或麻袋进行养护，同时在拆模时注意保护砼棱角及表面。

2.5 优化设计过程中对于原材料选择

在设计桥涵时，设计师应该实际考察周围的地理环境，其目的是选择合适的建筑材料。首先，设计人员应根据现场地质环境确定桥涵主体结构的位置，并明确主体结构对整个桥涵的重要性；其次，必须保证钢筋混凝土以及沥青等原材料的选择要符合国家标准，这样做的目的是为了更好地提高工程质量；最后，应加强边坡设计等细节。根据实际情况，计算坡角，以选择硬度较好的混凝土水泥作为整体钢结构支撑材料。在公路桥涵施工过程中，使最常用的材料是混凝土、水泥和沥青。因此，由于侧面环境、水文条件、环境温度等因素的存在，必须认真进行选择，只有选择合适的原材料，我们才能最大限度地保证桥涵的稳定性。

2.6 板梁的起拱度

对于预应力板梁的起拱问题，采取设预挠度等措施来进行调节，保证预应力施加后梁板处于水平位置，便于桥面铺装的施工。在施工中，为了加快底模的周转速度，避免增加过多的台座而增加成本，往往在混凝土浇筑后5―7天内即张拉或放张，这时梁的起拱度往往偏大超过设计值，必须采取调整支座垫石标高、降低桥面铺装的厚度来保证公路的整体线型，由此造成的质量事故与隐患屡见不鲜。规范规定，预应力筋张拉或放张时的混凝土强度需符合设计规定；设计未规定时。不得低于设计的混凝土强度等级的75％，一般设计都要求在梁体达到设计强度的90％以上时放张。由于目前在梁体混凝土中普遍掺入早强性减水剂，混凝土的强度增长很快，一般在5天左右即可到达设计规定的张拉强度。决定梁板发生压缩变形的主要影响因素是混凝土的弹性模量，而与强度并无直接的关系。所以强度达到要求并不一定说明弹性模量达到要求，弹性模量是与龄期密切相关的，不能片面地认为强度达到设计或规范要求即可放张。

2.7 加强路桥过渡段施工技术管理

在路桥工程使用过程中，过渡段容易出现结构变形情况，出现桥头跳车等现象，因此路桥过渡段施工技术的管理具有重要意义。造成这种现象的原因主要是因为桥台桩基施工技术不规范。解决这一问题首先应该解决软土基问题，减少成桩后地基沉降现象的发生。针对这一点，首先应该选择适合施工方法解决软土路基不均匀沉降现象。在对施工技术进行管理时，一方面可以选择降低公路桥梁过渡段的台帽式桥台结构，主要是因为这种桥台结构在施工时不受施工作业面限制，并且可以选择用大型机械及进行碾压并不存在施工死角。另一方面还可以根据工程施工具体情况，将桥太段施工时间提前。

2.8 薄壁桥台的裂缝

墩台的裂缝一般是垂直的，其分布一般是在墩台身的二分之一、四分之一或相应的三分之一附近，比较有规律。产生裂缝的原因主要是台身混凝土在浇筑后，由于墩台身基础或承台先于墩台身完成，而其混凝土的收缩已部分完成，其收缩速率已较墩台身大而降低，不可避免地会对墩台身收缩产生相应的约束。在环境降温、温差的共同作用下，会在台身的部分区域出现拉应变，墩台身拉应变的范围和数值将随这些因素而变化。改善的措施主要是在设计中将长大墩台变短，并在受拉区布置防裂钢筋；在施工中要加强养护，避免产生较大的温差，同时尽量缩短基础及墩台身的龄期差，保证二者的收缩率基本达到同步。

交接桩监理过程。建设施工企业应开展公路工程设计，结合施工现场情况对施工图纸合理设计，再由设计人员到施工现场根据图纸设计要求交桩及提交桩点坐标，主要是对导线桩和水准点等精确位置确定。施工企业接桩后，应在半个月内复测路线导线，经平差计算后对各桩点坐标值精度进行判断。施工企业进行复测后，如各桩点与精度要求相符，可书面表明直至竣工负责保护。若发现存在问题，向监理上报错误桩点编号和经复测后对坐标值的计算。施工企业对结果复测后，将桩位复测报告提交到驻地办，并由测量专业监理工程师对其进行审核。

3 结束语

在桥涵的具体设计过程中，设计人员必须重视桥涵设计方案的合理性和科学性，也需要加强对实际情况的研究和分析。一旦发现不合理或影响公路桥涵质量和安全的设计方案，必须及时修正和修订，以规避我国公路桥涵的设计问题，提高施工质量，促进我国公路经济的可持续发展。

参考文献：

[1]赵舒心,吴立杰.关于公路桥涵基础中两个埋置深度的讨论——修正后地基承载力与钻(挖)孔灌注桩单桩轴向受压承载力特征值[J].四川建材,2023,49(01):138-140.

[2]王崇汉,姜博.四川省大件荷载公路桥梁设计大件荷载计算要点[J].四川建筑,2022,42(05):100-102.

[3]李俊林.山区公路桥涵设计及其优化研究[J].四川建材,2022,48(05):159-160.