摘要 山區(qū)橋梁工程是山區(qū)公路交通建設(shè)的重要組成部分，由于山區(qū)橋梁的地質(zhì)和地形條件復(fù)雜，氣候多變等一系列的特點(diǎn)，造成了山區(qū)橋梁工程設(shè)計(jì)和施工的難度。本文對(duì)山區(qū)橋梁工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及要點(diǎn)進(jìn)行了深入探討。
關(guān)鍵詞 山區(qū)橋梁 設(shè)計(jì) 問(wèn)題 要點(diǎn)
中圖分類號(hào)： TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
引言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，公路建設(shè)也進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。在我國(guó)的平原地區(qū)基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了村村通公路，而在我國(guó)的廣大山區(qū)由于地形比較復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)落后等原因，公路建設(shè)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都處于緩慢發(fā)展甚至停滯的狀態(tài)，但在最近幾年山區(qū)公路的建設(shè)也開(kāi)始提速。在山區(qū)公路建設(shè)中，橋梁工程是重要的組成部分，因此做好山區(qū)橋梁工程的設(shè)計(jì)是保證山區(qū)橋梁工程施工質(zhì)量的必要前提。
一、山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的原則
1、結(jié)構(gòu)安全原則
安全是進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循的一個(gè)原則，而對(duì)山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)這點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樯絽^(qū)的地形復(fù)雜，對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全要求更高，這需要通過(guò)采用合理的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算成果和構(gòu)造設(shè)計(jì)方案來(lái)保證。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，除了計(jì)算施工載荷和地震載荷等常規(guī)載荷外，還應(yīng)該考慮到山區(qū)強(qiáng)風(fēng)載荷的計(jì)算等。對(duì)于處于嚴(yán)寒地區(qū)的橋梁還應(yīng)考慮雪荷載和凍漲力的影響；在水流流速比較大的河段還應(yīng)考慮到水流對(duì)橋梁的沖擊載荷。結(jié)構(gòu)計(jì)算分析方法現(xiàn)均采用計(jì)算機(jī)來(lái)完成，為了確保結(jié)構(gòu)分析的正確無(wú)誤，現(xiàn)在一般最少采用兩套不同的程序進(jìn)行分析，并對(duì)關(guān)鍵截面內(nèi)力按照力的平衡原理進(jìn)行手工核算。
2、使用舒適原則
山區(qū)交通的路況比較復(fù)雜，地面起伏較大，因此這給駕駛?cè)藛T和乘客的舒適性造成了很大的影響。使用舒適既是乘客和駕駛?cè)藛T的基本需要，也是保證交通安全、減少事故發(fā)生的重要措施之一，因此在進(jìn)行山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)必須要滿足使用舒適的原則。為了達(dá)到這個(gè)要求，在進(jìn)行山區(qū)橋面的選擇時(shí)，應(yīng)盡量選用連續(xù)的板、梁及鋼結(jié)構(gòu)。使連續(xù)段的長(zhǎng)度盡可能加長(zhǎng)，同時(shí)盡量使伸縮縫減少，這樣可以有效地避免車輛和伸縮縫撞擊而產(chǎn)生的不適感。在進(jìn)行橋梁主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證構(gòu)件有足夠大的剛度，這樣可以避免在車輛駛過(guò)橋梁時(shí)產(chǎn)生較大的震動(dòng)和彈性變形。
3、經(jīng)濟(jì)性原則
在山區(qū)進(jìn)行公路橋梁建設(shè)時(shí)，由于施工的難度較大、原材料的運(yùn)輸困難等一系列的原因，使得在同樣的設(shè)計(jì)方案下山區(qū)橋梁的建設(shè)成本要遠(yuǎn)高于平原地區(qū)，同時(shí)山區(qū)往往又是我國(guó)經(jīng)濟(jì)比較落后的地區(qū)，因此進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)必須要遵循經(jīng)濟(jì)性的原則。在對(duì)山區(qū)橋梁進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)以公路工程所在地的施工條件和地理環(huán)境因素作為參考，對(duì)可供選擇的多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行充分論證，在保證橋梁性能的條件下選擇經(jīng)濟(jì)性最佳的設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。
4、與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)原則
山區(qū)橋梁建設(shè)由于施工周期長(zhǎng)，施工范圍廣，因此不可避免地會(huì)對(duì)山區(qū)的環(huán)境造成一定的影響。為了使橋梁建成后與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)，在橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到施工的影響，使所設(shè)計(jì)的橋梁在建成后與周圍的自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。這就要求設(shè)計(jì)人員進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免橋梁的建造過(guò)程對(duì)山體進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)挖和回填，這樣不僅不利于山體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而且還會(huì)對(duì)山體的植被造成大規(guī)模的破壞。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮到施工材料和方案的選用，避免對(duì)山區(qū)的水體造成污染。只有這樣才能使設(shè)計(jì)出的橋梁與自然和諧相處。
二、山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
1、橋位選擇
由于山區(qū)的地形和地貌條件比較復(fù)雜，因此在進(jìn)行山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)橋位的選擇極其重要。在選擇橋位時(shí)應(yīng)盡量使所選擇的橋梁位于河岸比較穩(wěn)定的河段，兩岸應(yīng)盡量有高地或山嘴等。如果河流的徑流量比較小，則所選擇的橋位也應(yīng)與河流的軸線呈正交狀態(tài)。另外，在選擇橋位時(shí)必須避免對(duì)地面及地下重要設(shè)施的拆遷，同時(shí)還要考慮到原材料的運(yùn)輸及施工場(chǎng)地安排等因素，還要考慮到不要對(duì)山區(qū)環(huán)境造成大的破壞。山區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件要遠(yuǎn)比平原地區(qū)復(fù)雜，因此進(jìn)行橋位選擇時(shí)首先應(yīng)對(duì)橋梁建設(shè)部位的工程地質(zhì)情況有詳細(xì)了解，橋位應(yīng)選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、土層堅(jiān)硬、有基巖存在的地方，而不能選擇在地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)地，容易發(fā)生泥石流和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的位置。
2、橋型的選擇
山區(qū)橋梁的橋型比較多，有裝配式梁橋、支架現(xiàn)澆梁橋、拱橋、纜索承重橋等各種橋型。在進(jìn)行橋型選擇時(shí)必須根據(jù)所建橋梁所在地的具體情況，按照上文介紹的橋梁設(shè)計(jì)的總原則進(jìn)行選擇，同時(shí)也應(yīng)考慮到橋型的選擇要有利于施工和原材料的運(yùn)輸。
3、下部結(jié)構(gòu)的選擇
山區(qū)橋梁下部及基礎(chǔ)的選擇主要取決于上部結(jié)構(gòu)所采用的結(jié)構(gòu)形式，山谷河流的形態(tài)斷面及工程地質(zhì)等條件。它與平原區(qū)橋梁相比，其橋下凈空一般不受水文和通航條件的限制，地形、地質(zhì)條件較平原區(qū)復(fù)雜。下部結(jié)構(gòu)的選擇包括橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等。
�。�1）橋墩的設(shè)計(jì)
山區(qū)橋梁因地形條件的限制往往采用高橋墩，橋墩的種類主要有柱式墩、薄壁墩及重力式墩等。柱式墩以施工方便，結(jié)構(gòu)輕巧而被廣泛采用，其適應(yīng)的高度范圍一般應(yīng)控制在30m以下，柱徑一般不小于80cm。如果橋墩的高度超過(guò)了30m，這時(shí)應(yīng)盡量選用薄壁墩，在薄壁墩上應(yīng)該預(yù)先留出通氣孔，這樣可以使橋墩的受力性能大大改善，也有利于對(duì)內(nèi)外溫差進(jìn)行調(diào)節(jié)。薄壁墩內(nèi)不應(yīng)設(shè)置水平隔板，這樣會(huì)大大增加施工的難度。在進(jìn)行高橋墩的設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到墩頂因溫度載荷或活載產(chǎn)生過(guò)大的位移對(duì)橋身結(jié)構(gòu)造成的危害。
（2）橋臺(tái)的設(shè)計(jì)
橋臺(tái)的設(shè)計(jì)往往受山區(qū)地形的限制較大，橋臺(tái)型式的選擇是否合適，直接影響到兩側(cè)山體開(kāi)挖和臺(tái)前填土是否可以實(shí)施。橋臺(tái)的常用型式有重力式U型臺(tái)、倒T式橋臺(tái)、扶壁式橋臺(tái)、肋式臺(tái)及柱式輕型柱式臺(tái)等。位于傾角較大的山體斜坡上的橋臺(tái)不宜采用臺(tái)前設(shè)有填土錐坡的橋臺(tái)類型，只有在地形較為平緩的地段采用填土錐坡橋臺(tái)。根據(jù)這一原則，橋梁布孔時(shí)應(yīng)盡量采用無(wú)填土高度的橋臺(tái)，適當(dāng)增加橋長(zhǎng)，避免因橋臺(tái)設(shè)置引起的大面積山體開(kāi)挖和臺(tái)前錐坡的不穩(wěn)定性。因此山區(qū)橋梁橋臺(tái)設(shè)計(jì)盡量采用U型臺(tái)、倒T式橋臺(tái)、扶壁式橋臺(tái)及柱式輕型橋臺(tái)等類型，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。
�。�3）基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)
山區(qū)橋梁基礎(chǔ)類型選擇基本上同平原區(qū)，其不同的是，山區(qū)橋梁由于地形條件復(fù)雜，在某些橋位處，兩側(cè)的地質(zhì)巖性差異較大，從而將一側(cè)設(shè)置成擴(kuò)大基礎(chǔ)而另一側(cè)則采用樁基礎(chǔ)。擴(kuò)大基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)是山區(qū)橋梁最常用的基礎(chǔ)類型，其它類型的基礎(chǔ)采用較少。作為連接基礎(chǔ)的承臺(tái)，往往要考慮橋梁縱、橫斷面的地形變化情況，采用臺(tái)階式或折線式，以便與地形地貌自然地融合起來(lái)，并且還能充分保證橋梁的受力要求。總之，山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)，其基礎(chǔ)選型應(yīng)充分考慮工程地質(zhì)及地形的實(shí)際情況，不同的地質(zhì)條件采用不同的基礎(chǔ)型式，不輕易簡(jiǎn)化基礎(chǔ)類型，以免造成工程費(fèi)用的增加或影響到結(jié)構(gòu)的安全性。
三、結(jié)語(yǔ)
近些年來(lái)我國(guó)的橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)不斷提高，但在山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)上還有一些問(wèn)題需要解決。集中體現(xiàn)在我國(guó)各地的地質(zhì)情況復(fù)雜多變，在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)具體的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的選擇，不能照搬已有的設(shè)計(jì)方案，因此這需要我國(guó)的橋梁設(shè)計(jì)工作者不斷提高山區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)水平。本文對(duì)山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行了介紹，并分析了進(jìn)行橋梁工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些要點(diǎn)，希望能為從事橋梁設(shè)計(jì)工作的人員提供一些參考，促進(jìn)我國(guó)山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)事業(yè)的發(fā)展。
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