论文部分内容阅读
摘要：随着社会进步,人们开始认识到在高速公路桥梁的设计与施工中不仅仅要为自己着想,同时还要为别人着想,即关心桥梁对大地的影响,以及桥梁的地标意义。本文主要对公路桥梁的设计要点进行论述。
关键词：高速公路桥梁设计桥位选择
中图分类号： U412.36+6文献标识码： A
一、 桥位的选择
高速公路的桥位选择，总的原则是：中小桥严格服从路线布设，大桥、特大桥等大型工程应做多方案同深度的桥位比选，并以其为控制点，总体上达到与路线走向一致，做到路、桥综合考虑，合理衔接。同时，还应该注意保护名胜古迹，少干扰学校和居民村落，少占耕地。这些原则和平原区基本上相同，山区桥位的选择更重要的是要凸现对地质的重视。
1、跨越岩溶地区
岩溶在山区不可避免要遇到，在遇到强岩溶地区时，桥位应以绕避为主，并尽量选在弱岩溶地区，若必须在强岩溶地区设桥时，则应选择在岩层比较完整，洞穴顶板厚度尺寸足够处；桥位遇到构造破碎带时，应使桥位垂直或以较小的斜交角通过；岩溶塌陷区的桥位应选在覆盖层较厚、土层稳固、洞穴和地下水位稳定处，如塌陷范围小，可选择单跨跨越。（如新屋场2＃大桥、榨尾湾1＃大桥）
2、跨越滑坡体
尽管在方案选择、路线指标的运用、构造物和线位的布设等方面做了很大的努力，由于所处的地质环境特殊，岩土工程性质差，路线无法完全避开山体滑坡，滑坡体对桥梁基础稳定性造成潜在威胁，应首先考虑对滑坡体采取工程措施进行处置，保证桥基安全。
弯桥的设计
1、弯桥直梁的可行性
高速公路线性条件有限，桥梁大部分位于曲线段内，但考虑到施工工期和施工难度的影响，一般在曲线半径R≥ 200米时仍然可以采用曲梁直作的方案。根据日本曲线梁桥的规定，当曲线角φ≤5度可用直梁布置，因此，可在相应的曲线半径内采用相应的跨径来满足这个要求，如：R＝200m，L≤20m；R＝300m，L≤25m；R＝350m，L≤30m；R＝500m，L≤40m；这些情况按直梁布设，完全能满足结构设计的要求，只需将翼缘板和防撞墙部分现浇处理为曲线，即可符合弯桥布设的要求。
2、弯桥的梁（板）布设
装配式梁（板）桥，桥型的平面布置一般采用各墩台平行布置或者径向布置。平行布置时因为各墩台与路线交角均不相同，各墩台盖梁上支座的位置也不一样，几何及下部构造较为复杂，所以只是在曲线半径大、桥长较短时采用，其优点是能保持预制梁长一致，但由于梁端角度不同，各墩台长度不一致，使得设计和施工相对较为复杂；在这里主要介绍径向布置的方法，径向布置分为等梁长和变梁长两种方法。
① 等梁长径向布置：利用改变墩顶现浇段的宽度来保证预制梁长一致，但曲线段桥墩盖梁的宽度不宜超过220cm，否则施工中的偏心荷载对墩身的安全造成影响，这时的现浇段平面为扇面状，需要单独设计。此方法的优势在于能保证预制梁长一致，节省模板。缺点在于现浇段的设计较麻烦，而且桥墩盖梁宽度普遍太大，不美观。
② 变梁长径向布置：梁长变化，以保证现浇段的宽度不变。优点在于盖梁宽度能保持一致，且不用加宽，现浇段设计简单。缺点在于预制梁长不一致，施工时必须调整模板尺寸来改变梁长，稍微麻烦。我省十漫高速公路桥梁设计多采用此方法。
采用径向布置时，桥墩台存在错幅的问题，可将左右幅桥中心附近的桥墩对齐，然后两幅桥各自以其曲线内侧弧长为标准梁长为基准向两岸布孔，这样将全桥范围内的左右幅差值均衡地分配到桥两端，不影响视觉上的美观效果。
曲线梁桥布孔时，考虑到曲线弦弧矢高的影响，预制梁的外边缘必须做成曲线才能满足防撞墙（护栏）的浇注空间要求，因此，可以在预制内外边梁时稍微调整模板，使翼缘板做成折线状，来达到预期的目的。
坡桥的设计
1、桥梁的纵坡问题
《公路工程技术标准》（JTJ001-97）规定，二、三、四级公路上的特、大、中桥桥上纵坡不宜大于4％，桥头引道纵坡不宜大于5％；位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3％。此规定的主要因素是因为纵坡过大，非机动车爬行越困难，对通行的干扰越大，为防止堵车和发生事故，桥上及桥头引道的纵坡不宜过大。山区高速公路上的桥梁，由于受地形及路线线性的限制，考虑到高速公路的行车条件，故在路线纵坡设计时桥上纵坡可以大于4％，但在桥梁上下部结构的构造措施、安全防护等方面应进行综合考虑。
2、梁（板）桥桥墩水平力问题
① 恒载作用下的桥墩受力：设计时，保证支座垫石和支座处于水平状态，使桥墩理论上仅受到竖向力的作用。
② 制动力作用下的桥墩受力：在制动力作用下，桥墩承受的力为制动力的水平分力和竖向分力，考虑到竖向分力较小，水平分力比制动力略小，故设计时，对制动力可不进行分解，而将制动力看作是水平作用力。
③ 温度变化引起的墩顶水平力：因温度变化，上部结构产生收缩，导致桥墩墩顶产生水平位移，此时桥墩所受的水平力与墩顶的水平位移成正比，与桥面纵坡无关，故温度变化引起的墩顶水平力与桥面纵坡无关。
综上所述，位于路线纵坡较大处的梁（板）桥，在恒载、活载、制动力及温度变化影响力的共同作用下，桥墩墩顶所受的水平力与桥梁的纵坡关系不大，一般情况下，下部构造可按平坡桥进行结构分析。但纵坡较大的桥梁在施工运梁、安装时容易出现滑移，设计、施工时应采取相应的安全措施。
桥墩、台设计
1、桥墩、台型式的选择
在同一座桥里，桥墩的型式应尽量统一。对于跨河桥与墩高＜30m的桥墩，采用受力明确的双柱式墩。墩高＜20m，仅在地面附近设一道系梁，线条简洁、美观；墩高≥20m，在墩身中间附近，加设一道系梁，使双柱共同变形和受力。
柱式墩和方墩在景观方面的效果差不多，在截面积相等时，方墩的截面刚度大于圆墩，通过调整厚度，可以调整方墩的截面刚度；圆墩在施工中外观质量容易控制，且与桩基础衔接方便，对于弯、斜桥来讲，圆墩的景观协调性要好。
墩高≥30m时，可采用薄壁墩，高墩的稳定（尤其是施工阶段）与安全均得到改善，从桥梁的整体外观看，线条简洁美观，随着墩高与内力的变化，通过调整薄壁墩的厚度以改变墩身的刚度，使结构受力更加合理。
当地形横向陡峭时，若采用双柱墩，墩身高差大，因此墩身的刚度相差也大，为了使桥墩的受力均衡，可以保证相同高程处墩柱截面尺寸一致，其余部分加大截面尺寸和桩基统一；还可以考虑采用独柱墩，不仅解决了结构受力的问题，同时景观更加协调，减少了施工的工作面，经济而且合理。
在选用桥墩的型式时，一定要注意同一联内桥墩刚度比的协调，刚度相差不宜太大，否则各墩内力相差也很大，一般來说矮墩取较小的截面，高墩则采用相对大的截面。
山区高速公路多采用U台、双柱式台和肋板式桥台，但应注意以下几个问题：
① 地面横坡较陡，则桥台锥坡范围很大，防护工程面积也大，这时可以考虑台后接矮挡墙进入挖方路段；
② U台台高一般控制在9m以内，地面横坡较陡，地质情况比较好时，采用台阶式基础以避免挖方量太大，地质情况不好时，可以考虑采用桩基础U台。
③ 有些桥台处地表岩土风化严重，虽有表层有天然植被，但施工时不宜大开大挖，以免破坏了山体的稳定，此时可以选择柱式台或者肋板式桥台，台高≤5m，采用柱式台，5m＜台高＜10m，采用肋板式桥台。
2、高墩的设计
山区高速公路一个重要特点就是桥多墩高，高墩的设计对于桥梁的结构安全至关重要，高墩设计时可采取如下措施：
① 采用合理的桥梁结构，在最高墩的位置采用连续－刚构组合体系的桥型方案，利用高墩的柔度，使结构受力合理；
② 处于小半径上的连续T梁，充分利用地形条件合理划分联数，由较矮的桥墩承受大部分的水平力，使得高墩的设计更加合理；
③ 选择合理的下部结构，下部构造结合墩高，配合不同的上部结构，如连续－刚构采用空心墩，连续T梁采用柱式墩或薄壁墩。
结束语
总之，高速公路桥梁设计难度大，施工艰巨。沿线存在各种滑坡、岩堆、危岩体、岩溶、岩溶塌陷、地下暗河、崩塌、顺层滑坡、断裂带及冲积扇等不良地质情况，为了克服这些不良地质的影响，桥梁的设计、施工技术都应当不断探索，不断总结，不断提高。以上仅属个人经验，如有不正之处，望不吝指正。
关键词：高速公路桥梁设计桥位选择
中图分类号： U412.36+6文献标识码： A
一、 桥位的选择
高速公路的桥位选择，总的原则是：中小桥严格服从路线布设，大桥、特大桥等大型工程应做多方案同深度的桥位比选，并以其为控制点，总体上达到与路线走向一致，做到路、桥综合考虑，合理衔接。同时，还应该注意保护名胜古迹，少干扰学校和居民村落，少占耕地。这些原则和平原区基本上相同，山区桥位的选择更重要的是要凸现对地质的重视。
1、跨越岩溶地区
岩溶在山区不可避免要遇到，在遇到强岩溶地区时，桥位应以绕避为主，并尽量选在弱岩溶地区，若必须在强岩溶地区设桥时，则应选择在岩层比较完整，洞穴顶板厚度尺寸足够处；桥位遇到构造破碎带时，应使桥位垂直或以较小的斜交角通过；岩溶塌陷区的桥位应选在覆盖层较厚、土层稳固、洞穴和地下水位稳定处，如塌陷范围小，可选择单跨跨越。（如新屋场2＃大桥、榨尾湾1＃大桥）
2、跨越滑坡体
尽管在方案选择、路线指标的运用、构造物和线位的布设等方面做了很大的努力，由于所处的地质环境特殊，岩土工程性质差，路线无法完全避开山体滑坡，滑坡体对桥梁基础稳定性造成潜在威胁，应首先考虑对滑坡体采取工程措施进行处置，保证桥基安全。
弯桥的设计
1、弯桥直梁的可行性
高速公路线性条件有限，桥梁大部分位于曲线段内，但考虑到施工工期和施工难度的影响，一般在曲线半径R≥ 200米时仍然可以采用曲梁直作的方案。根据日本曲线梁桥的规定，当曲线角φ≤5度可用直梁布置，因此，可在相应的曲线半径内采用相应的跨径来满足这个要求，如：R＝200m，L≤20m；R＝300m，L≤25m；R＝350m，L≤30m；R＝500m，L≤40m；这些情况按直梁布设，完全能满足结构设计的要求，只需将翼缘板和防撞墙部分现浇处理为曲线，即可符合弯桥布设的要求。
2、弯桥的梁（板）布设
装配式梁（板）桥，桥型的平面布置一般采用各墩台平行布置或者径向布置。平行布置时因为各墩台与路线交角均不相同，各墩台盖梁上支座的位置也不一样，几何及下部构造较为复杂，所以只是在曲线半径大、桥长较短时采用，其优点是能保持预制梁长一致，但由于梁端角度不同，各墩台长度不一致，使得设计和施工相对较为复杂；在这里主要介绍径向布置的方法，径向布置分为等梁长和变梁长两种方法。
① 等梁长径向布置：利用改变墩顶现浇段的宽度来保证预制梁长一致，但曲线段桥墩盖梁的宽度不宜超过220cm，否则施工中的偏心荷载对墩身的安全造成影响，这时的现浇段平面为扇面状，需要单独设计。此方法的优势在于能保证预制梁长一致，节省模板。缺点在于现浇段的设计较麻烦，而且桥墩盖梁宽度普遍太大，不美观。
② 变梁长径向布置：梁长变化，以保证现浇段的宽度不变。优点在于盖梁宽度能保持一致，且不用加宽，现浇段设计简单。缺点在于预制梁长不一致，施工时必须调整模板尺寸来改变梁长，稍微麻烦。我省十漫高速公路桥梁设计多采用此方法。
采用径向布置时，桥墩台存在错幅的问题，可将左右幅桥中心附近的桥墩对齐，然后两幅桥各自以其曲线内侧弧长为标准梁长为基准向两岸布孔，这样将全桥范围内的左右幅差值均衡地分配到桥两端，不影响视觉上的美观效果。
曲线梁桥布孔时，考虑到曲线弦弧矢高的影响，预制梁的外边缘必须做成曲线才能满足防撞墙（护栏）的浇注空间要求，因此，可以在预制内外边梁时稍微调整模板，使翼缘板做成折线状，来达到预期的目的。
坡桥的设计
1、桥梁的纵坡问题
《公路工程技术标准》（JTJ001-97）规定，二、三、四级公路上的特、大、中桥桥上纵坡不宜大于4％，桥头引道纵坡不宜大于5％；位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3％。此规定的主要因素是因为纵坡过大，非机动车爬行越困难，对通行的干扰越大，为防止堵车和发生事故，桥上及桥头引道的纵坡不宜过大。山区高速公路上的桥梁，由于受地形及路线线性的限制，考虑到高速公路的行车条件，故在路线纵坡设计时桥上纵坡可以大于4％，但在桥梁上下部结构的构造措施、安全防护等方面应进行综合考虑。
2、梁（板）桥桥墩水平力问题
① 恒载作用下的桥墩受力：设计时，保证支座垫石和支座处于水平状态，使桥墩理论上仅受到竖向力的作用。
② 制动力作用下的桥墩受力：在制动力作用下，桥墩承受的力为制动力的水平分力和竖向分力，考虑到竖向分力较小，水平分力比制动力略小，故设计时，对制动力可不进行分解，而将制动力看作是水平作用力。
③ 温度变化引起的墩顶水平力：因温度变化，上部结构产生收缩，导致桥墩墩顶产生水平位移，此时桥墩所受的水平力与墩顶的水平位移成正比，与桥面纵坡无关，故温度变化引起的墩顶水平力与桥面纵坡无关。
综上所述，位于路线纵坡较大处的梁（板）桥，在恒载、活载、制动力及温度变化影响力的共同作用下，桥墩墩顶所受的水平力与桥梁的纵坡关系不大，一般情况下，下部构造可按平坡桥进行结构分析。但纵坡较大的桥梁在施工运梁、安装时容易出现滑移，设计、施工时应采取相应的安全措施。
桥墩、台设计
1、桥墩、台型式的选择
在同一座桥里，桥墩的型式应尽量统一。对于跨河桥与墩高＜30m的桥墩，采用受力明确的双柱式墩。墩高＜20m，仅在地面附近设一道系梁，线条简洁、美观；墩高≥20m，在墩身中间附近，加设一道系梁，使双柱共同变形和受力。
柱式墩和方墩在景观方面的效果差不多，在截面积相等时，方墩的截面刚度大于圆墩，通过调整厚度，可以调整方墩的截面刚度；圆墩在施工中外观质量容易控制，且与桩基础衔接方便，对于弯、斜桥来讲，圆墩的景观协调性要好。
墩高≥30m时，可采用薄壁墩，高墩的稳定（尤其是施工阶段）与安全均得到改善，从桥梁的整体外观看，线条简洁美观，随着墩高与内力的变化，通过调整薄壁墩的厚度以改变墩身的刚度，使结构受力更加合理。
当地形横向陡峭时，若采用双柱墩，墩身高差大，因此墩身的刚度相差也大，为了使桥墩的受力均衡，可以保证相同高程处墩柱截面尺寸一致，其余部分加大截面尺寸和桩基统一；还可以考虑采用独柱墩，不仅解决了结构受力的问题，同时景观更加协调，减少了施工的工作面，经济而且合理。
在选用桥墩的型式时，一定要注意同一联内桥墩刚度比的协调，刚度相差不宜太大，否则各墩内力相差也很大，一般來说矮墩取较小的截面，高墩则采用相对大的截面。
山区高速公路多采用U台、双柱式台和肋板式桥台，但应注意以下几个问题：
① 地面横坡较陡，则桥台锥坡范围很大，防护工程面积也大，这时可以考虑台后接矮挡墙进入挖方路段；
② U台台高一般控制在9m以内，地面横坡较陡，地质情况比较好时，采用台阶式基础以避免挖方量太大，地质情况不好时，可以考虑采用桩基础U台。
③ 有些桥台处地表岩土风化严重，虽有表层有天然植被，但施工时不宜大开大挖，以免破坏了山体的稳定，此时可以选择柱式台或者肋板式桥台，台高≤5m，采用柱式台，5m＜台高＜10m，采用肋板式桥台。
2、高墩的设计
山区高速公路一个重要特点就是桥多墩高，高墩的设计对于桥梁的结构安全至关重要，高墩设计时可采取如下措施：
① 采用合理的桥梁结构，在最高墩的位置采用连续－刚构组合体系的桥型方案，利用高墩的柔度，使结构受力合理；
② 处于小半径上的连续T梁，充分利用地形条件合理划分联数，由较矮的桥墩承受大部分的水平力，使得高墩的设计更加合理；
③ 选择合理的下部结构，下部构造结合墩高，配合不同的上部结构，如连续－刚构采用空心墩，连续T梁采用柱式墩或薄壁墩。
结束语
总之，高速公路桥梁设计难度大，施工艰巨。沿线存在各种滑坡、岩堆、危岩体、岩溶、岩溶塌陷、地下暗河、崩塌、顺层滑坡、断裂带及冲积扇等不良地质情况，为了克服这些不良地质的影响，桥梁的设计、施工技术都应当不断探索，不断总结，不断提高。以上仅属个人经验，如有不正之处，望不吝指正。