山区高速公路桥梁设计要点及方案比选

山区高速公路桥梁设计要点及方案比选

尹哲颖

天津公路工程设计研究院有限公司，天津市 300000

摘要：我国高速公路日均车流量的增长，这就要求高速公路桥梁具有较好的承载能力和优质的性能，使车辆能在其上安全行驶。由于山区高速公路桥梁在建成之后通常要持续使用多年，因此必须定期的对其进行合理的设计。为避免复杂山区条件下桥梁通行存在问题，做好桥梁的设计对整体通行具有重要的意义。

关键词：山区高速；公路桥梁；设计要点；方案比选

引言

桥梁安全是山区高速公路建设和使用中最重要的指标之一，对于高速公路桥梁而言，由于车流大、速度快，在投入使用后必须保证其正常安全的使用。因此，对于山区环境中的路桥设计，要考虑路基发生沉降变形的情况，以保证桥头引道与桥台结构的稳定连接，延长道路的使用寿命。

1山区高速公路桥梁设计的重要性

在山区高速公路桥梁设计中，需要防止桥梁出现跳车现象。桥头楼板在设计施工时，需要对搭板的长度进行合理控制，对现场施工情况展开深入研究，从而合理设计搭板的最佳施工方案。例如，在为这些小型公路桥梁设计和施工桥头板时，合理控制板的长度。大型公路桥头板设计施工时，应合理控制板长在9m左右。此外，施工人员将根据现场施工要求，科学有效地缓解公路桥头沉降和搭接长度的发生，充分保证道路安全可靠。桥梁施工要合理延长。地基沉降是路桥连接设计和施工中的常见问题，为有效避免这一安全问题，有必要采取施工措施，便于过渡。应优化桥台基础，加强护坡稳定性，了解护坡长度和路基后方地面情况，还应选用优质的回填材料，正确使用相应的基本处理方法，全面提高过渡段的整体施工质量。例如，施工人员可以通过合理使用加载方法替代轻质材料方法，对道路和桥梁的楼板进行合理加固。在施工中，粉煤灰应作为主要的轻质材料和平台结构的填充材料，这样可以显著减少平台上的负载。在此基础上，采用加载法促进地基提前沉降，避免使用过程中沉降带来的不利影响。施工人员还可以通过安装点井、水井和其他项目来帮助降低地下水位，以避免道路和桥梁基础的沉降问题。

2设计要点

结合实际情况来看，许多地区的山区高速公路桥梁安全问题主要集中在伸缩缝的宽度过大，从而诱发跳车现象，缝宽越大，跳车问题越严重，同时，会对可伸缩缝造成严重的破坏。因此，对伸缩缝进行设计时，需对缝宽进行合理把关与控制。在具体设计时，首先要考虑到温差，结合这一温差展开设计。其次，结合实际情况展开计算，获得具体的伸缩量，结合误差情况，确定伸缩装置的长度，并将这一装置设置在简支梁中。企业要充分意识到伸缩缝设计的重要性，对这一设计进行严格把关与控制，仔细进行测量，精准展开计算，提高伸缩缝设计的有效性，保证行车安全。

3山区高速公路桥梁设计要点及方案比选

3.1桥梁结构设计

根据工程实际情况，桥梁结构设计主要包括主线结构、匝道结构、跨铁结构以及上跨主路结构。结合工程实际情况和结构设计需求，桥梁设计选用分幅布置方式，分幅桥梁单幅桥宽相对较小，梁高主要为1.8m，斜腹板与顶底板选用大半径圆弧顺接方式，以此保障桥梁外观形态的美观性。腹板厚度为0.45~0.65m，纵向为预应力结构，在主梁两端设置预应力张拉槽口。由于桥梁横向支点间的距离偏小，因此，选用钢筋混凝土结构作为横梁。根据工程实际需求，桥梁匝道设计选用单向单车道。其中，匝道跨径设计根据平面半径进行，当平面半径在120m以下时，匝道跨径设计为20m，梁高设计为1.6m；当平面半径在120m以上时，匝道跨径设计为30m，梁高设计为1.8m。匝道桥梁的布置形式为单墩双支座。若匝道跨径在20m以上，应选用预应力结构，跨径在20m以下时，则选用钢筋混凝土结构。4.1.3跨铁结构设计由于案例工程中，部分桥梁主线路以及匝道部分需要横跨铁路，为保障桥梁的安全性以及稳定性，需要针对跨铁部分进行详细设计和分析。根据现场实际情况，决定跨线桥梁采用预应力混凝土结构。主线跨铁桥梁结构设计过程中，由于该部分与桥梁主线相连接，断面形式与主线相同。此外，基于实际施工需求，斜腹板截面变更难度较大，对此选用了等高梁设计措施。对于匝道部分的结构设计，由于匝道桥本身跨径相对较大，等高梁的适用性较弱，但是若选用变梁高斜截面，在支点位置的底板会相对较窄，会增加后续支座布置难度，而且支座的稳定性也会相对较差，最终决定选用直腹板断面形式。上部结构选用支架现浇施工法，并在跨铁部分搭设门式支架，要求支架临时支墩内侧与铁路中线净距离在3.5m以上，支架纵梁底部与铁轨垂直距离应在6m以上。在上跨主路的部分，桥梁结构设计采用了简支钢箱梁结构，上跨路净空在5m以上。在实际进行结构设计的过程中，要求钢箱梁梁高需要尽量与主线其他跨梁高度相接，对于跨径较大的主路，在保障该部分桥梁梁高与主线其他路段相同的情况下，受力难以满足桥梁安全运输要求，对此，在进行结构设计的过程中，对该路段跨桥桥梁采取了加高处理对策[

1]。

3.2路桥连接设计

在进行路桥过渡段设计中，为强化沉降控制，采取了改良材料配比的优化设计对策。对此，在实际进行材料配比设计的过程中，展开了大量实验，针对不同配比下混凝土路基的回弹模量、加州承载比、孔隙率以及路基软化系数等数值进行逐一测定。最终确定路桥过渡段粉煤灰与水泥之比为3∶2。并通过有限元计算模型，对路基过渡段沉降控制效果进行模拟。在应用新型材料后，过渡段路基沉降小于原材料填筑情况，尤其是靠近桥台一侧，差异更为明显，这表明新填料的应用，实现了对于路桥过渡段沉降量的有效控制[2]。

3.3添设路基排水层

对于山区山区高速公路桥梁来说，路面地面水以及地下水是影响路基质量和使用寿命的重要因素。传统的沟渠排水方法在山区公路中，并不能满足路基排水的需求。为此，在优化设计排水结构的同时，为路基添设排水层，以减少地下水对路基的侵蚀损害。在路基排水结构的底基层与路基中间加设三层结构的排水层，同时辅以盲沟，双重保障提高路基的排水能力。排水层能够实现将地下水以及路面渗漏的地表水排出，设计厚度在0.2m内，考虑填料的经济适用性，以级配碎石材料为宜，且保持一定的倾斜度，便于积水流出。反滤层上接排水层，下连地基黏土层，三者紧密贴合，设置反滤层就是为了能够进一步阻挡水体下渗，保证路基的结构稳定。考虑到隔水性能的强度，设计反渗层采用土工织物填铺；考虑经济适用性，设计该层为油毡层；为了保护油毡的材料强度与使用寿命，在油毡与排水层之间增设3cm厚的中砂结构，以隔绝上层材料对油毡材料的损伤，延长反滤层的工作时间，降低后期更换成本。为了保证盲沟的反渗透能力，盲沟结构也由三层排水层组成，且与各结构层相连，以更好地将路基内流出的积水排出。同时，出于经济性考虑，排水盲沟间距可以适当增大。对于路桥过渡段的路面来说，由于路与桥的衔接部位的衔接结构仍会存在不可避免的缝隙，为避免雨水渗漏影响内部结构稳定，需要针对路面的地面排水进行设计。为此，在路桥过渡段处布设梯形边沟，以排除路面的积水[3]。

结束语

综上所述，高速公路桥梁涉及到方方面面，是一项对工作人员的责任心和专业技能要求较高的工作，其工作结果直接决定桥梁的使用安全和使用寿命。为避免复杂山区条件下路基出现较大沉降的情况，进行了相应的沉降控制加固设计。为了保证山区高速公路桥梁通行质量，必须拟定合适的设计方案，使山区高速公路桥梁能够无隐患的投入使用。

参考文献：

[1]胡昊.山区高速公路桥梁设计特点与可行性设计准则[J].交通世界,2021(35):143-144.DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2021.35.034.

[2]邹霖,韩相宏,李丹,鲍胜.山区高速公路桥梁设计关键要点及优化措施[J].工程建设与设计,2021(19):82-84.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2021.10.021.

[3]谢士清.山区高速公路桥梁设计特点与可行性设计准则[J].智能城市,2021,7(16):39-40.DOI:10.19301/j.cnki.zncs.2021.16.018.