探析高速公路桥梁设计中的问题与措施

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摘 要本文研究对象是高速公路的桥梁，桥梁是满足高速公路使用功能、保证公路安全行驶的重要构件，同时也是许多城市、乡村美丽的一道风景。在对高速公路设计时，路桥界限设置和直线路段长度设置问题以及桥梁的美观设计、路面设计都是需要认真研讨的内容。本文分析各自问题的产生背景及原因，总结了国内外对此类问题的研究和应用，以满足功用和技术、经济、美观并重为原则，提出了解决方法。

关键词高速公路；桥梁；设计；存在问题；措施

中图分类号：TU997文献标识码： A

1. 前言

我国的高速公路总里程已经名列世界第一[1]。桥梁是高速公路中容易产生安全隐患的地方，也是造价较高的高速公路路段，还是人们关注公路美感的重点。高速公路既要快速、经济，更要保证行车安全。设计是工程建设的基础和前提，设计质量出现了差错，则高速公路的安全、经济和美观就无从谈起。2011年宋晓冰撰文《基于全寿命桥梁设计主要过程研究》，提出了对于桥梁使用性能设计和美学设计的看法，同年，曾爱发表的论文《贵州山区高速公路桥梁设计》，对于高速公路桥梁的设计进行了详细的研究和分析。高速公路桥梁设计时的路桥界限设置和路面设计会影响到施工和桥梁工程整个费用问题，桥梁设置的直线路段长度也是事关驾驶安全问题，另外桥梁的美观设计更是提高行车质量、美化人民群众生活的重要因素，从这个角度来看，解决高速公路桥梁设计中的以上问题不仅是需要的，而且具有重要的现实意义。

2.高速公路及其桥梁

与普通公路比较，高速公路的优点是车速快、通行能力强、行车安全、降低运输成本和带动沿线经济发展[2]。但是它也有自身的问题，如投资大、资金来源困难、占地多、与普通公路和地方交通贯通较难以及噪音、废气、废物的环境保护问题。高速公路的桥梁是高速公路重要的组成部分，其不仅是保证全线早日通车的关键，同时其在工程规模和投资上也是巨大的。高速公路桥梁包括五个部分组成：1、桥跨结构或称上部结构：它是线路遇到障碍（如江河、山谷或其它路线）中断时，跨越这类障碍的结构物。2、支座系统：它支承上部结构并传递荷载于桥墩台上。3、桥墩：它是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。4、桥台。5、墩台基础：这是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。另外，高速公路的桥梁还包括桥面结构及配套设施等。

3.高速公路桥梁设计中的问题与解决措施

3.1高速公路桥梁设计中直线路段长度的问题及措施

高速公路中既有曲线，也有直线路段。，同曲线路段有相应的规定一样，对于高速公路的直线路段长度，各国也有着严格的控制，德国和日本曾规定，其不得大于以m计的20倍计算行车速度值。若计算行车速度为80 km/h，则直线路段长度应小于1.6km。而我国许多桥梁长度超过了1.6km。直线路段过长容易使得驾驶人员产生疲倦、松懈的情绪，在设计时经常会遇到这样的问题。近年来，有些专家提出人为设置弯道，会因延长公路里程而致工程投资、行车费用和养护费用增加，因此有的国家对直线路段长度限制又有所放松。例如日本新规定的直线路段最大长度将原先规定的72s计算行车速行程度改为90s，放大了25%。在高速公路桥梁过长时可以适当采取设置弯道等措施来解决直线路段过长的问题，但是可能会增加部分造价。

3.2高速公路路桥界限设置的问题及解决方法

高速公路桥梁在何处与公路交接，即路桥设置界限问题，一直是难以把握的关键问题，也是影响公路造价的问题。路基规范强调，“路基中心填方高度超过20m时，宜和桥梁做方案比选。”项目实际运作中，往往由于工期紧，或认为桥梁跨越方案安全省事，就直接考虑桥梁方案。经过调研我们认为，对于地质情况较好，虽然填方中心高度为30m，但收敛较快的v型峡谷，且桥隧相连地段，为消化隧道废方，考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济，因为这样的地形架桥，场地局促，难度大，横纵坡陡，极易引发边坡不稳；而对于宽而平缓地段，需要对填路段的废方量、工程造价等进行综合比选后再来决定是否设置桥梁[3]。

3.3桥梁的美观设计问题与对策

随着社会的发展，人们对于高速公路及其附属产品的文化价值及精神的需求越来越高，迫使工程桥梁设计在现代大工业条件下，也按照美的规律来构思。如何在满足功能的前提下保证高速公路桥梁设计的美观和艺术性？这是摆在我们每一位设计者面前的问题。我们知道，桥梁设计之美第一层含义是“合理”，即高速公路桥梁设计不可能独立于市场和社会而存在，它能解决在高山、河流、湖泊之间或者不适宜铺路地区实际通车、运输中连接的问题。第二层含义是“新”，桥梁设计要求新颖、求异、求变。设计之美第三层含义是“人性”，高速公路桥梁设计的最终目的就是服务于人们的生活、生产中交通运输需要的，人们所能想到的形体、色彩、均衡、韵律、材质、对称等审美法则，一般都能在桥梁设计中得到相应的应用。因此，高速公路桥梁首先需解决通行功能并在技术上可行与经济上合理之间优化，在此基础上对自身景观构成元素进行美学调整[4]，例如桥型的美学比选，桥体结构部件的比例调整，桥梁线形与城市或大地、江河景观尺度的和谐，桥梁的防护涂装与城市整体色彩的联系等等。有些桥梁结合美学观感的设计非常好，已经成为当地一道靓丽的风景线，如杭州湾大桥、湖北鄂州凤凰大桥、美国的金门大桥。

3.4高速公路桥梁的路面设计问题与处理意见

高速公路桥梁路面的力学强度、耐磨程度、水和温度稳定性、使用寿命和养护难易以及摩阻系数的大小，都是设计中需注意的研究课题。桥梁路面工程一般有两种形式：

1、沥青混凝土路面。沥青混凝土路面具有造价低、路面连续性好、无接缝、施工完毕即可开放通车，也有很好的平整度，损坏后便于局部修补的优点，再加上技术进步使得沥青混凝土路面的使用寿命逐渐延长，路面磨阻系数也逐渐趋向稳定，因此现已在世界很多国家大量使用。

2、水泥混凝土路面。由于沥青产量随着石油产量的减少而减少，多次“中东战争”造成材料来源不稳定，而且石油价格节节升高，使得我们在设计时不得不考虑费用问题，价格较高与使用简便性、高质量性产生了矛盾。

许多专家对沥青混凝土经济合理性产生了不同看法，他们认为从土基到面层的多层次路面结构，力学强度递减符合客观规律，因此设计多采用多层次路面结构。水泥混凝土也越来越受到大家的重视。许多国家主张用低标号水泥混凝土作基层，借以相对减少面层高标号水泥混凝土的厚度，在工程经济上也许更为合理。高速公路桥梁的水泥混凝土路面，一些国家用2-3cm的沥青砂平整表面，使之取得类似沥青混凝土桥梁路面的行车效果，非常值得我国设计人员探讨、借鉴。

结束语

本文以高速公路的桥梁为研究对象，因为桥梁是满足高速公路使用功能、保证公路安全行驶的重要构件，同时也是许多城市、乡村美丽的一道风景。在对高速公路设计时，路桥界限设置和直线路段长度设置问题以及桥梁的美观设计、路面设计都是需要认真研讨的内容。本文分析各自问题的产生背景及原因，总结了国内外对此类问题的研究和应用，以满足功用和技术、经济、美观并重为原则，提出了解决方法，以供大家参考。

参 考 文 献

[1]胡学民. 桥梁概念设计理论与研究方法探讨[J]. 山西建筑，2011年4月,26.

[2]曾爱.贵州山区高速公路桥梁设计[J].山西科技，2011年11月，47-48.

[3]李自林. 桥梁工程 [M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2008年10月，251.

[4]吴穷. 先张法折线布束预应力桥梁设计浅析 [J]. 科技创新导报，2011年1月，72.