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摘 要：桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。在桥梁的总体设计中包括平面设计、横断面设计、纵断面设计、桥梁的全长及分孔和边坡设计等。桥型选择及上部结构包括：桥梁结构形式选择和方案比选过程。要全面考虑上述各项指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。最后就是包括桥梁的桥台、桥墩、基础和地基的设计以及需要注意的事项。
关键词：桥梁设计；方案比选；墩台
桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。其中桥位不宜选择在河汊、沙洲、古河道、急弯、汇合口、港口作业区及易形成流冰、流木阻塞的河段以及断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质的河段。
一、桥梁总体设计
1.桥梁平面设计
桥梁平面设计包括平面线形布置及桥面宽度确定。
（1）平面线形
通航河流上桥梁平面线形宜采用大半径曲线（一般宜采用极限最小平曲线半径的4～8倍），以便于桥上平纵组合，降低桥头引道的高度。且要求桥墩（台）沿水流方向的轴线与通航水位水流方向一致，必须斜交时，交角不宜大于5°。
山区公路桥涵平面布置服从路线整体线形设计要求，可以减少展线长度、大大节省工程量。
（2）桥面宽度
桥面净空：桥梁人行道、行车道上符合公路建筑限界，保证行车安全的最小空间。
桥面净宽：是指桥梁建筑限界的横向宽度，它包括行车道宽度和侧向宽度（二级及以下公路为土路肩宽度减去0.25m）之和。上承式桥梁桥面净空的净高没有限制，故桥面净空即指桥面净宽。
桥面宽度：是指桥面宽度与护栏（栏杆、缘石、安全带等）宽度及护栏外侧宽度之和。
平微区二级路上的特大桥及大桥等造价较高的桥梁，其侧向宽度可适当减小。
城镇附件桥梁桥面宽度可适当加宽，必须设置人行道或非机动车道时，应计入建筑限界范围内。人行道宽度一般为0.75m或1.0m，大于1.0m时按0.5m的倍数递增。非机动车道宽度为1～2.5m。
2.桥梁纵断面设计
桥梁纵断面设计包括桥梁长度和孔径的确定、桥梁配跨、桥下净空及桥面中心线标高的确定、桥梁及引道纵坡设计等内容。
3.桥梁长度和孔径的确定
桥梁长度和孔径的影响因素很多，需要结合各种因素进行综合分析，并经过多方面协商后确定。
4.桥梁横断面设计
在桥梁宽度和梁底最低高程基本情况确定的情况下，上部结构高度以便根据其计算跨度和路线纵断面设计高程限制情况来确定。桥梁横断面设计还要初步选定栏杆形式，确定弯桥实现超高、加宽的方式等。
（1）超高与加宽
平曲线设置超高与加宽的条件：加宽：平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。各级公路设置超高的条件也有规定。
（2）超高和加宽值
加宽：一般采用第三类加宽值，按平曲线半径大小选用，其值在0.8～2.5m之间。
超高：根据各级公路等级、计算行车速度，按平曲线半径大小确定超高值，其值在2％～10％之间。
二、桥墩设计
桥墩台设计时，荷载应根据设计规范《公路工程技术标准》(邢。B01—2003)和《公路桥涵设计通用规范》(JTG I)60—2004)的荷载级别、组合方法进行计算，确定墩台承受最不利的荷载。由于桥梁墩台所受荷载种类较多，荷载组合时应尤其注意其组合原则。
1.实体桥墩
一般构造及特点：实体式桥墩主要靠自身的重力来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。实体桥墩由墩帽、墩身和基础三部分组成。
2.柱式桥墩
柱式桥墩的设置应满足构造及适用条件。柱式桥墩的形式，主要有单柱式、双柱式、哑铃式以及混合双柱式四种。
3.柔性排架桩墩台
形式、适用条件及一般构造：钢筋混凝土柔性排架桩墩台，由成排的预制钢筋混凝土沉入桩或钻孔灌注桩顶端连以钢筋混凝土盖梁组成。由于其材料用量省，修建简单，在我国各地特别是平原地区较为广泛采用。
4.空心薄壁桥墩
空心式桥墩是桥墩向轻型化、机械化方向发展的途径之一。空心桥墩可以充分利用材料强度，因此，可以节省材料、减轻桥墩自重，降低了对地基的强度要求。
三、桥台的设计
1.实体桥台
实体(重力式)桥台为现场建筑的整体式重型结构，主要靠自重平衡背后的土压力。桥台台身多数为石砌圬工或混凝土，石料缺乏地区也有用砖砌筑的。
实体(重力式)桥台若按构造特点及台背填土等情况分类，常用的有u型桥台、埋置式桥台、八字型桥台、拱型桥台等，其他尚有埋置衡重式高桥台、空箱式桥台、构架式桥台等。
2.框架式桥台
框架式桥台是一种配用桩基础的轻型桥台，适用于地基承载力较低、台身高大于4m、跨径大于10m的桥梁。其构造形式常用的有双柱式、四柱式、墙式、构架式及半重力式等。
3.轻型桥台
轻型桥台适用于小跨径桥梁，桥跨孔数与轻型桥墩配合使用时不宜超过三个，单孔跨径不大于13m，多孔全长不宜大于20m。常用的形式有八字型和一字型两种，为了节省圬工材料，也可做带耳墙的轻型桥台。八字型的八字墙与台身设断缝分开，一字型的翼墙是与台身连成整体，带耳墙的桥台是由台身、耳墙和边柱三部分组成。
四、地基与基础设计
基础部分包括结构物的地基与基础的设汁。任何桥梁都是建造在一定的地层上，基础是桥梁墩台直接与地层接触的最下部分，在基础下面，承受由墩台基础传来的荷载的那一部分地层称为桥梁的地基。地基与基础接收到各种荷载后，其本身将产生应变和变形。为保证结构物的正常使用和安全，地基与基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在容许范围内。基础分为浅基础和深基础，浅基础设计时对于地基土的承载力要求格外严格。
1.地基土的承载力
（1）地基容许承载力
地基容许承载确定方法：通常应有桥梁场地的地质报告，以及土工试验，根据试验报告确定地基物理特性。地基容许承载力确定的方法还可以用以下方法：在土质基本相同的条件下，参照邻近结构物地基强度；按地基承载力理论公式计算；按现行规范提供的经验公式计算。
各类土的基本容许承载力：各类土的基本容许承载力可参照《公路桥涵设计手册墩台与基础》有关部分取用。对于老粘土、新近沉积粘性土、残积粘性土、新近堆积黄土、一般新黄土、老黄土、多年冻土和软土等的基本容许承载力土、一般新黄土，可参照《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-一85)来选用，根据不同情况修正的容许承载力。
（2）地基容许承载力的提高
当墩台建在水中而其基底土又为不透水层时，自平均常水位至一般冲刷线处，水深每米基底容许承载力[a]可增加10kPa。《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024—85)所列的几种情况按规范予以提高。当受地震力作用时，应按《公路工程抗震设计规范》(删004—89)规范定采用。
2.基础的设计与计算
（1）基础的类型及设计考虑因素
公路桥涵常用的基础主要有浅埋基础：刚性扩大基础、柔性扩大基础；深基础：桩基础、沉井基础；深水基础。基础类型选择考虑的因素有上部构造条件：形式、规模、容许沉降等；地基条件：地形、地质、持力层深度及倾斜情况、水文、地基土层的分布情况和地震等。
（2）刚性基础
刚性基础特点为稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点是自重大，扩大基础面积受到一定限制，对地基强度要求较高。柔性基础常见的形式有刚性扩大基础、单独和联合基础、条形基础。刚性基础常用材料有混凝土、其强度等级不得小于C30；粗料石或片石，石料强度等级不应低于MU40。
（3）柔性基础
柔性基础主要由钢筋混凝土浇筑而成。它的整体性能较好，抗弯刚度相当大，如片筏基础和箱形基础，在外力作用下只产生均匀或整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力较小，基本上可消除由于地基不均匀沉降引起结构物损坏的影响，适宜在土质较差的地基上修筑构造物。在城市立交、高架桥上修筑小桥涵可考虑采用。柔性基础常见的形式有柱下钢筋混凝土单独基础、钢筋混凝土条形基础、片筏式钢筋混凝土基础和箱形基础等四类。
（4）桩基础
桩基础按施工方法可分为预制桩和就地灌注桩；按基础受力条件分为支承桩、嵌岩桩、摩擦桩；按承台位置分为高桩承台式和低桩承台式。一般在同一桩基础中，除特殊设计外，不宜同时采用摩擦桩和柱桩，也不宜采用直径不同、材料不同和桩尖入土高度相差较大的桩。
五、涵洞设计
1.涵洞位置的选择
为使路基稳定、排水良好、修建工程量小，就要合理选择小桥涵位置。一般说来，小桥涵位置应服从路线走向，虽然如此，还应注意小桥涵位置的选择，以达到排水顺畅、路基稳定、降低工程造价等目的。
2.孔径确定
小桥涵的孔径一般是通过调查访问，根据河沟断面形态采用流量—孔径计算法进行设计和校核。
3.小桥涵形式的选择
结构类型的选择。最常用的有下面四种小桥涵结构类型，即钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土盖板涵、石拱、石盖板。
4.洞口形式的选择
以往常用的洞口形式有：八字墙、锥形护坡、一字墙护坡、上游急流坡（或跌水井）、上游边沟跌水井，下游急流坡、下游接挡土墙附跌水、倒虹吸等结构形式。应用时应根据现场情况分别选择上。下游洞口形式与洞身组合使用。
5.基础埋置深度及铺砌
（1）基础埋置深度
当小桥涵设在不冻胀的土层（岩石、卵石、砂砾等类土层）中，其基底埋深可不受冰冻的限制，采用100cm。
（2）基底坡度的选择
当河沟的天然纵坡等于或小于3％，且涵长等于或小于15m时，基底可采用水平的，这样施工比较方便。涵底铺砌纵坡一般可采用10％。当天然河沟的纵坡大于3％，小于或等于6％时，涵底铺砌纵坡可以做成与天然河沟相同的纵坡。
（3）铺砌
小桥涵均属浅基防护，所以每个小桥涵涵身、洞口都用片石铺砌。在进出洞口及涵身的铺砌部分，原地面标高低于铺砌层底面的地段，不得用素土填垫，可用片石码砌。在进出水洞口外河床处，由于受水流冲刷引起的病害较多，因此对出水洞口的设置，必须给予足够重视。
参考文献：
[1]公路工程技术标准.人民交通出版社.2004,(02).
[2]公路桥涵设计通用规范.人民交通出版社.2004,(10).
[3]于辉 崔岩.结构设计原理.北京理工大学出版社.2009,(08).
[4]高兴元.桥梁工程.天津大学出版社.2010,(02).
关键词：桥梁设计；方案比选；墩台
桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。其中桥位不宜选择在河汊、沙洲、古河道、急弯、汇合口、港口作业区及易形成流冰、流木阻塞的河段以及断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质的河段。
一、桥梁总体设计
1.桥梁平面设计
桥梁平面设计包括平面线形布置及桥面宽度确定。
（1）平面线形
通航河流上桥梁平面线形宜采用大半径曲线（一般宜采用极限最小平曲线半径的4～8倍），以便于桥上平纵组合，降低桥头引道的高度。且要求桥墩（台）沿水流方向的轴线与通航水位水流方向一致，必须斜交时，交角不宜大于5°。
山区公路桥涵平面布置服从路线整体线形设计要求，可以减少展线长度、大大节省工程量。
（2）桥面宽度
桥面净空：桥梁人行道、行车道上符合公路建筑限界，保证行车安全的最小空间。
桥面净宽：是指桥梁建筑限界的横向宽度，它包括行车道宽度和侧向宽度（二级及以下公路为土路肩宽度减去0.25m）之和。上承式桥梁桥面净空的净高没有限制，故桥面净空即指桥面净宽。
桥面宽度：是指桥面宽度与护栏（栏杆、缘石、安全带等）宽度及护栏外侧宽度之和。
平微区二级路上的特大桥及大桥等造价较高的桥梁，其侧向宽度可适当减小。
城镇附件桥梁桥面宽度可适当加宽，必须设置人行道或非机动车道时，应计入建筑限界范围内。人行道宽度一般为0.75m或1.0m，大于1.0m时按0.5m的倍数递增。非机动车道宽度为1～2.5m。
2.桥梁纵断面设计
桥梁纵断面设计包括桥梁长度和孔径的确定、桥梁配跨、桥下净空及桥面中心线标高的确定、桥梁及引道纵坡设计等内容。
3.桥梁长度和孔径的确定
桥梁长度和孔径的影响因素很多，需要结合各种因素进行综合分析，并经过多方面协商后确定。
4.桥梁横断面设计
在桥梁宽度和梁底最低高程基本情况确定的情况下，上部结构高度以便根据其计算跨度和路线纵断面设计高程限制情况来确定。桥梁横断面设计还要初步选定栏杆形式，确定弯桥实现超高、加宽的方式等。
（1）超高与加宽
平曲线设置超高与加宽的条件：加宽：平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。各级公路设置超高的条件也有规定。
（2）超高和加宽值
加宽：一般采用第三类加宽值，按平曲线半径大小选用，其值在0.8～2.5m之间。
超高：根据各级公路等级、计算行车速度，按平曲线半径大小确定超高值，其值在2％～10％之间。
二、桥墩设计
桥墩台设计时，荷载应根据设计规范《公路工程技术标准》(邢。B01—2003)和《公路桥涵设计通用规范》(JTG I)60—2004)的荷载级别、组合方法进行计算，确定墩台承受最不利的荷载。由于桥梁墩台所受荷载种类较多，荷载组合时应尤其注意其组合原则。
1.实体桥墩
一般构造及特点：实体式桥墩主要靠自身的重力来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。实体桥墩由墩帽、墩身和基础三部分组成。
2.柱式桥墩
柱式桥墩的设置应满足构造及适用条件。柱式桥墩的形式，主要有单柱式、双柱式、哑铃式以及混合双柱式四种。
3.柔性排架桩墩台
形式、适用条件及一般构造：钢筋混凝土柔性排架桩墩台，由成排的预制钢筋混凝土沉入桩或钻孔灌注桩顶端连以钢筋混凝土盖梁组成。由于其材料用量省，修建简单，在我国各地特别是平原地区较为广泛采用。
4.空心薄壁桥墩
空心式桥墩是桥墩向轻型化、机械化方向发展的途径之一。空心桥墩可以充分利用材料强度，因此，可以节省材料、减轻桥墩自重，降低了对地基的强度要求。
三、桥台的设计
1.实体桥台
实体(重力式)桥台为现场建筑的整体式重型结构，主要靠自重平衡背后的土压力。桥台台身多数为石砌圬工或混凝土，石料缺乏地区也有用砖砌筑的。
实体(重力式)桥台若按构造特点及台背填土等情况分类，常用的有u型桥台、埋置式桥台、八字型桥台、拱型桥台等，其他尚有埋置衡重式高桥台、空箱式桥台、构架式桥台等。
2.框架式桥台
框架式桥台是一种配用桩基础的轻型桥台，适用于地基承载力较低、台身高大于4m、跨径大于10m的桥梁。其构造形式常用的有双柱式、四柱式、墙式、构架式及半重力式等。
3.轻型桥台
轻型桥台适用于小跨径桥梁，桥跨孔数与轻型桥墩配合使用时不宜超过三个，单孔跨径不大于13m，多孔全长不宜大于20m。常用的形式有八字型和一字型两种，为了节省圬工材料，也可做带耳墙的轻型桥台。八字型的八字墙与台身设断缝分开，一字型的翼墙是与台身连成整体，带耳墙的桥台是由台身、耳墙和边柱三部分组成。
四、地基与基础设计
基础部分包括结构物的地基与基础的设汁。任何桥梁都是建造在一定的地层上，基础是桥梁墩台直接与地层接触的最下部分，在基础下面，承受由墩台基础传来的荷载的那一部分地层称为桥梁的地基。地基与基础接收到各种荷载后，其本身将产生应变和变形。为保证结构物的正常使用和安全，地基与基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在容许范围内。基础分为浅基础和深基础，浅基础设计时对于地基土的承载力要求格外严格。
1.地基土的承载力
（1）地基容许承载力
地基容许承载确定方法：通常应有桥梁场地的地质报告，以及土工试验，根据试验报告确定地基物理特性。地基容许承载力确定的方法还可以用以下方法：在土质基本相同的条件下，参照邻近结构物地基强度；按地基承载力理论公式计算；按现行规范提供的经验公式计算。
各类土的基本容许承载力：各类土的基本容许承载力可参照《公路桥涵设计手册墩台与基础》有关部分取用。对于老粘土、新近沉积粘性土、残积粘性土、新近堆积黄土、一般新黄土、老黄土、多年冻土和软土等的基本容许承载力土、一般新黄土，可参照《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-一85)来选用，根据不同情况修正的容许承载力。
（2）地基容许承载力的提高
当墩台建在水中而其基底土又为不透水层时，自平均常水位至一般冲刷线处，水深每米基底容许承载力[a]可增加10kPa。《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024—85)所列的几种情况按规范予以提高。当受地震力作用时，应按《公路工程抗震设计规范》(删004—89)规范定采用。
2.基础的设计与计算
（1）基础的类型及设计考虑因素
公路桥涵常用的基础主要有浅埋基础：刚性扩大基础、柔性扩大基础；深基础：桩基础、沉井基础；深水基础。基础类型选择考虑的因素有上部构造条件：形式、规模、容许沉降等；地基条件：地形、地质、持力层深度及倾斜情况、水文、地基土层的分布情况和地震等。
（2）刚性基础
刚性基础特点为稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点是自重大，扩大基础面积受到一定限制，对地基强度要求较高。柔性基础常见的形式有刚性扩大基础、单独和联合基础、条形基础。刚性基础常用材料有混凝土、其强度等级不得小于C30；粗料石或片石，石料强度等级不应低于MU40。
（3）柔性基础
柔性基础主要由钢筋混凝土浇筑而成。它的整体性能较好，抗弯刚度相当大，如片筏基础和箱形基础，在外力作用下只产生均匀或整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力较小，基本上可消除由于地基不均匀沉降引起结构物损坏的影响，适宜在土质较差的地基上修筑构造物。在城市立交、高架桥上修筑小桥涵可考虑采用。柔性基础常见的形式有柱下钢筋混凝土单独基础、钢筋混凝土条形基础、片筏式钢筋混凝土基础和箱形基础等四类。
（4）桩基础
桩基础按施工方法可分为预制桩和就地灌注桩；按基础受力条件分为支承桩、嵌岩桩、摩擦桩；按承台位置分为高桩承台式和低桩承台式。一般在同一桩基础中，除特殊设计外，不宜同时采用摩擦桩和柱桩，也不宜采用直径不同、材料不同和桩尖入土高度相差较大的桩。
五、涵洞设计
1.涵洞位置的选择
为使路基稳定、排水良好、修建工程量小，就要合理选择小桥涵位置。一般说来，小桥涵位置应服从路线走向，虽然如此，还应注意小桥涵位置的选择，以达到排水顺畅、路基稳定、降低工程造价等目的。
2.孔径确定
小桥涵的孔径一般是通过调查访问，根据河沟断面形态采用流量—孔径计算法进行设计和校核。
3.小桥涵形式的选择
结构类型的选择。最常用的有下面四种小桥涵结构类型，即钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土盖板涵、石拱、石盖板。
4.洞口形式的选择
以往常用的洞口形式有：八字墙、锥形护坡、一字墙护坡、上游急流坡（或跌水井）、上游边沟跌水井，下游急流坡、下游接挡土墙附跌水、倒虹吸等结构形式。应用时应根据现场情况分别选择上。下游洞口形式与洞身组合使用。
5.基础埋置深度及铺砌
（1）基础埋置深度
当小桥涵设在不冻胀的土层（岩石、卵石、砂砾等类土层）中，其基底埋深可不受冰冻的限制，采用100cm。
（2）基底坡度的选择
当河沟的天然纵坡等于或小于3％，且涵长等于或小于15m时，基底可采用水平的，这样施工比较方便。涵底铺砌纵坡一般可采用10％。当天然河沟的纵坡大于3％，小于或等于6％时，涵底铺砌纵坡可以做成与天然河沟相同的纵坡。
（3）铺砌
小桥涵均属浅基防护，所以每个小桥涵涵身、洞口都用片石铺砌。在进出洞口及涵身的铺砌部分，原地面标高低于铺砌层底面的地段，不得用素土填垫，可用片石码砌。在进出水洞口外河床处，由于受水流冲刷引起的病害较多，因此对出水洞口的设置，必须给予足够重视。
参考文献：
[1]公路工程技术标准.人民交通出版社.2004,(02).
[2]公路桥涵设计通用规范.人民交通出版社.2004,(10).
[3]于辉 崔岩.结构设计原理.北京理工大学出版社.2009,(08).
[4]高兴元.桥梁工程.天津大学出版社.2010,(02).