探析高速公路常规桥梁的设计方案

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摘要：近年来，我国高速公路正在迅速发展，国内大大小小的高速公路正在有条不紊的实施过程中，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与安全性。本文对于高速公路常规桥梁设计方案将从以下几个方面来探析。

关键词：高速公路；桥梁；设计方案

一、前言

随着国内经济的快速发展，高速公路通车里程及设计建造水平也在不断提高。对新建高速公路的行车舒适性要求更高，服务更趋人性化，高速公路对环境的不利影响也越来越小。目前，国外在建造高速公路的过程中，对高速公路设计这一块的内容研究并不深入，从而导致了高速公路设计问题不断出现，对于这一现象，有必要详细分析高速公路常规桥梁的设计方案。

二、高速公路常规桥梁设计的关键

1.桥梁设计资料的收集

要想设计出合理且符合要求的高速公路常规桥梁，在对高速公路桥梁进行设计之前必须要认真仔细地收集相关桥梁的设计资料，要做到万无一失，在必要情况下，方案设计者最好亲自到施工地进行实地考察。因为，相对于一般高速公路的设计和施工，位于山区地区的高速公路的设计和施工都比较困难，山区地区在地形、地质和水文等方面比一般路段的条件困难，所以我们在对桥梁进行设计时，要对这些方面上格外重视，一旦忽略了这些实际性因素，那么很可能导致非常严重的后果。

2.桥梁设计的原则

高速公路常规桥梁设计的基本原则是适用性、安全性、经济性、美观、环保。随着人们生活水平的不断提高，人们越来越重视和关注常规桥梁设计的外观和环保。现代的桥梁设计不仅要注重其安全性、舒适性经济性和耐用性，还要加入美观、环保、人文与人性化的设计理念，因此对高速公路桥梁的景观设计成为了一项重要内容。在常规桥梁设计的安全性、适用性、经济性的基础上要考虑到与周边环境的协调一致性，尽可能地减少桥梁建造对周围自然环境的破坏。同时还要将艺术的美学效应融入到桥梁设计中，对景观资源进行开发利用，并且保护其原有的地质和环境，维护生态平衡。严格禁止声、光、电对自然环境的污染，桥梁的颜色也要同周边的环境相融合，并且要考虑周边地区的人文风俗习惯。

3.灵活多变的桥梁设计形式

由于高速公路的地面落差变化比较大，施工材料和机械的输送是桥梁建造过程中的一个难题，更加之施工条件恶劣，因此针对各种实际情况，必须实施合理可行的施工计划，在设计施工方案时一定要考虑到实际的施工情况，尽可能地使设计方案有利于施工的顺利进行。高速公路桥梁设计采用灵活多变的形式，既节约工程造价，又方便施工。

三、上部结构设计

高速公路上的常规桥梁结构，最具代表性的桥梁结构是跨径在16m-40m范围内的中小型跨径装配式桥梁结构，相比其他桥型结构也是最具经济性与合理性的。在满足其功能要求的前提下，为了提高工程施工效率和质量，降低工程总造价，桥型结构尽量采用标准化、装配化的桥型。一般性桥梁上部结构的主要形式有混凝土空心板、钢筋混凝土板、混凝土装配式箱梁、混凝土T型梁、现浇钢筋混凝土连续箱梁、预应力混凝土连续箱梁。一般情况下，空心板用于10m-20m跨径，箱梁用于20m-30m跨径，T梁用于25m-40m跨径。由此可见，跨径在20m-30m之间有几种结构形式可供选择，而高速公路使用最多的跨径也是在这个范围内，因此针对相同跨径，不同梁型需要进行结构比较获得最佳方案。

四、下部结构设计

1.基础

在平原微丘区，桥梁的墩台基础根据地质的实际情况而定，一般采用桩基；而在山岭重丘区，由于横向起伏落差较大，桥墩基础在山区横坡较陡处一般采用桩基，对于桥台的建造，为了避免大面积的开挖，尽可能采用肋板配挖孔桩或者桩柱式。重力式墩台、明开挖基础应用于横向坡度较小、并且纵向坡度较大的桥梁。对于斜坡上的扩大基础与桩基础的建造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。

2.桥墩

普通结构的桥梁一般采用柱式墩身上置盖梁的框架式体系。桥梁斜交角度小于20度时，一般采用双柱式桥墩；角度大于或等于20度时，则采用3柱式桥墩。对特殊设计的桥梁，尽可能地取消桥墩盖梁的设置，对于墩身设计的要求要简洁美观。

3.桥台

桥台一般采用重力式U型台、肋板台、桩柱式台。其中重力式U台在桥台建造时最常用，根据《墩台与基础》规定，重力式U台适应在4m―10m范围内填土，所以重力式U台的最佳高度应该控制在10m。横向，纵向横坡陡是山区桥梁U台的一个显著特征， U台设计时必须根据地形合理分台阶，以便于适应当地地形，减小开挖工程，节约圬工方量。由于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桩柱式桥台，一般台后填土最佳高度在5m以下，联长应控制在150米范围以内。埋置式肋板台适应范围相对而言较广一些，但也不应太高，应在12m范围以内。

五、桥涵设计的几点思路

1.以人为本

高速公路设计原则应坚持以人为本的思想，在建造过程中实现“安全可靠、经济合理、适用耐久、保护环境、艺术感”的勘察设计新理念。结合实施工程所属地区的自然、风俗和文化特点，把“精心、精细、精品”的设计思想落实到实际施工中，对桥梁结构设计细节方案的优化与精选加以重视。

2.经济适用性

对桥涵结构形式，应该根据当地的自然条件、风俗习惯、材料供应、地基状况、施工特点和使用情况等，遵循安全、实用、经济、美观的原则进行综合性考虑。尽可能做到标准化、系统化及专业化，以确保工程质量，加快建设速度，提高施工效率，降低工程造价，减少项目总成本。桥梁结构类型在选择原则上应符合当地的风俗习惯，与周围环境相适应。

3.自然环保性

桥涵布置的原则是保持沟渠的原来状态，桥涵的涵洞交角应该顺着自然沟渠的趋势，不应该人为地大面积强行改沟或改渠。对于跨越人工沟渠的中、小桥，对桥梁的过水断面尽可能地做到不压缩，对于桥墩的设置应尽可能避开沟渠中线，同时尽可能地利用桥孔为河道两侧人们提供便利的通行福利。在满足桥梁使用功能的基础上，应充分考虑桥梁建造与四周环境的协调，尽量使桥梁的建造对周围环境不造成影响或影响较小，充分重视对水资源、大气环境和自然景观的保护。

六、设计的经验总结

在浅、中丘地区常规装配式桥梁设计中，高速公路常规桥梁的上部结构主要采用：装配式预应力混凝土简支箱梁（20m）、装配式预应力混凝土简支T梁（25m）、装配式预应力混凝土连续T梁（30m-40m）。如果墩高小于40m，桥梁的下部结构桥墩则选用圆柱式桥墩，并根据实际的地质情况来选择采用扩大基础或挖孔桩基础。而对于地形的横向跨度较大或者遭遇剧烈冲刷的沟谷地区尽可能少的对其进行开挖，以避免对自然环境的造成的破坏和影响，因此对于这类的地形一般选用桩基础。

20m装配式预应力混凝土简支箱梁适用于平均墩高小于18m； 25m跨装配式预应力混凝土简支T梁适用于墩高在18m-25m之间的桥梁；当墩高在25m-35m之间时，则采用30m跨装配式预应力混凝土连续T梁；当墩高在35m-40m之间时，则采用40m跨装配式预应力混凝土连续T梁。

七、结束语

近年来我国在高速公路建设方面的发展十分迅猛，高速公路也开始向山区、湿地、滨海区域等地理环境复杂的地区逐渐延伸，桥位的地形及地质条件不断呈现多样化，同时高速公路的建设也遇到了人为损伤、灾害预防、环境保护等新的问题。因此需要从高速公路的设计源头开始转变对我国高速公路的设计理念，设计者在设计时不仅要充分考虑到桥梁的适用性、经济性和合理性，更要重视与环境的协调性，统筹人与自然的和谐一致，做到人与自然的融为一体。

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》JTGD62-2004.人民交通出版社2004.6.28