高速公路常规桥梁设计方案探讨

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【摘要】近年来，我国高速公路发展迅速，国内大大小小的高速公路建设正在有条不紊的进行，高速公路的建造需要有科学合理的设计方案的支撑才能够保证高速公路的质量。本文将从以下几个方面来分析高速公路常规桥梁设计方案。

【关键词】高速公路；常规桥梁；设计方法；探讨

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A

一、前言

目前，国外的高速公路在建造过程中，对于设计这一块的内容研究还不够深入，导致了设计问题频频出现，因此，有必要对高速公路常规桥梁设计方案进行分析。

二、高速公路常规桥梁设计的关键

1、在对高速公路桥梁进行设计前必须要认真地收集设计资料，要做到胸有成竹，如果有条件的话，设计者最好到实地进行考察。因为，位于山区地区的高速公路的设计和施工在地形、地质和水文等条件上都要比一般高速公路的设计和施工困难，所以我们在对桥梁进行设计时，要在这些方面上格外重视，如果忽略了这些因素，那么很可能导致严重的后果。

2、灵活多变的桥梁设计形式

因为高速公路的地面高低差变化比较大，施工材料和机械很难得到输送，施工条件恶劣，因此我们要针对这一实际情况来实施施工计划，一定要考虑到实际的施工情况，尽可能地方便施工的进行。高速公路桥梁设计采用灵活多变的形式，可以节约工程造价，方便施工。

3、桥梁设计的原则

适用、安全、经济、美观、环保是桥梁设计的基本原则。随着国民生产总值的不断上升，人们对于桥梁设计的外观和环保越来越重视和关注。现代的桥梁设计不仅要注重其安全性、舒适性和耐用性，还要加入美观、环保、人文的设计理念，高速公路桥梁的景观设计成为了一项重要内容。在桥梁设计的安全性、适用性的基础上要考虑到与周边环境的协调，尽量减少桥梁建设对周围自然环境的破坏。在设计的同时还要融入艺术的美学效应，对景观资源进行开发，保护其原有的地质和环境，维护生态平衡。严禁声、光、电对环境的污染，桥梁的颜色也要同周边的环境性融合，并且要考虑周边地区的民族民风。

三、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，可采用桥面连续。一般情况下空心板翼缘最大宽度不超过75cm。当通过调整翼缘宽度适应变宽桥梁时，可以大于75cm，但应加强配筋，翼缘根部高度及外侧腹板箍筋构造。变宽桥梁的板片数需增加时，尽量采用由外向中央分隔带布板，即外侧对齐的方式。如果采用（尽量不采用）变宽空心板时，板两端宽度差不应超过20cm。变宽桥梁尽量不通过调整铰缝宽度实现。

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；悬臂长度一般大于3m的翼缘板，应按空间有限元法计算分析板的受力，尤其注意板下缘纵向及横向的配筋。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：箱梁顶、底板中部厚度不应小于板净跨径的1/30，且不应小于200mm；同时其尺寸应满足预应力钢筋及各类普通钢筋的保护层要求；在满足计算和不配置钢束的前提下不宜大于25cm。

四、下部结构设计

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。对于特殊设计的桥梁，尽量取消桥墩盖梁的设置，墩身设计力求简洁美观。

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。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填土高度较高时不宜使用，一般台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在150米以内。埋置式肋板台适应范围广一些，但也不宜太高，不宜超过12m。

3、基础

墩台基础在平原微丘区，视地质情况而定一般采用桩基；在山岭重丘区，横向起伏较大，山区横坡较陡处桥墩基础应采用桩基，桥台尽量采用肋板配挖孔桩或采用桩柱式，以避免大面积的开挖。但对于横向坡度较小、纵向坡度较大的桥梁宜采用重力式墩台、明开挖基础。斜坡上的扩大基础与桩基础必须考虑基础扩散角和覆盖层厚度以及施工时的相互影响。桩基础多为嵌岩桩和柱桩，地质情况较差地段采用摩擦桩。桩基础不管受力形式如何，施工方法上多是挖孔桩和钻孔桩。挖孔桩造价较节省，但设计中能否采用挖孔桩，应结合地质情况具体分析，当桩长较长；遇到流沙、软弱夹层多，卵石、漂石等容易造成塌孔的地质情况；地下水位较高、地层含有煤气、瓦斯等有害气体时不宜设计为挖孔桩。

五、桥涵设计几点思路

1、高速公路设计应坚持以人为本，全面贯彻“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观，有利于环保”的勘察设计新理念。结合项目所在地区的自然、社会和人文特点，把“精心设计、精细设计、精品设计”的思想落到实处，注重桥梁结构设计细节方案的比选与优化。在条件允许的情况下，进行适度的创新。

2 、一般大、中、小桥桥位服从路线总体布设需要，做到桥位处平面线形与道路线形协调一致，平顺流畅。对于特大桥、综合考虑路线与桥位的优劣，选择综合性能最优的路线、桥位方案，桥位尽量选在河道顺直，河床稳定，河槽能通过大部分设计流量的河道上，以免因桥梁的建设而导致水流紊乱，河道发生变迁。

3 、对于跨越河流、沟渠的桥梁，桥梁布设时，除满足河流顺畅排泄、灌溉或水运通航外，同时兼顾桥下通道的设置要求。与航道、公路、乡村道路交叉，其等级标准、净空要求，应按相应主管部门文件规定执行。跨线桥的边墩或桥台如存在被车辆冲撞的可能性，应进行相应的防护处理。

六、设计的经验总结

1、在浅、中丘地区常规装配式桥梁设计中,上部结构主要采用20 m装配式预应力混凝土简支箱梁、25 m装配式预应力混凝土简支T梁、30, 40 m装配式预应力混凝土连续T梁。在墩高小于40 m的情况下,下部结构桥墩选用圆柱式桥墩,根据地质情况选择扩大基础或钻(挖)孔桩基础。对于地形横向变化较大或冲刷剧烈的沟谷地区原则上选用桩基础,以尽量减少开挖,避免对自然环境的破坏和影响。

2、当平均墩高

3、上述桥梁结构,当墩高≥30 m时,采用先简支后结构连续形式,以有效增大桥梁刚度,改善桥梁受力状况。

七、结束语

今后在高速公路的建造中，要不断探讨科学合理的设计方法，寻求最优的设计效果，从而提高高速公路的质量，为我国交通的安全奠定坚实的基础。

【参考文献】

[1]燕伟.探讨高速公路桥梁设计及应用[J].城市建设理论研究，2012（11）.

[2]中交公路规划设计院编著.《公路桥涵设计通用规范》JTG D62-2004.人民交通出版社2004.6.28