山區(qū)公路橋梁勘察與設(shè)計(jì)

楊清偉

(貴州省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 山區(qū)公路橋梁的橋位勘察

1.1 山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)施工條件勘察

一般情況下，公路是呈線性分布的，屬于帶狀建筑物，但山區(qū)公路地形較為復(fù)雜多變，地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在較大的差異性，所以橋梁建筑大多置于山凹或是雞爪溝等地形比較危險(xiǎn)的區(qū)域，如大沖溝、山澗、泥石流溝和山體垮塌等，這在極大地增加了橋梁設(shè)計(jì)的困難度。而由于當(dāng)前公路勘測(cè)的設(shè)計(jì)水平有了很大的提高，在對(duì)這些地形進(jìn)行勘測(cè)時(shí)，可以先將實(shí)際的地形圖測(cè)繪出來(lái)，在圖紙中定好所需的線，隨后對(duì)山區(qū)公路建設(shè)橋梁的地區(qū)進(jìn)行實(shí)地防線調(diào)查，即順利完成公路測(cè)設(shè)工作。

1.2 山區(qū)公路橋梁的橋位勘測(cè)

根據(jù)測(cè)繪地形圖上的定線可以得出橋梁的平面圖和縱斷面圖，以這兩個(gè)圖為主要依據(jù)，對(duì)整個(gè)橋梁設(shè)定的位置進(jìn)行實(shí)地防線工作，同時(shí)沿線實(shí)施調(diào)查工作，勘測(cè)出橋位地區(qū)的橫斷面地面線和縱斷面地面線，特別是可以有效地補(bǔ)測(cè)地形變化點(diǎn)，并且能夠?qū)蛄核诘氐牡匦?、地貌和地質(zhì)進(jìn)行開始階段的勘察，有利于確定橋梁的墩臺(tái)位置、具體跨徑和凈空界限。

1.3 山區(qū)公路橋梁的橋位測(cè)設(shè)

將橋梁路線的最終縱斷方案和平面方案與調(diào)查得出的資料相結(jié)合，實(shí)施橋位初始階段的設(shè)計(jì)，確定好橋梁的跨徑和分孔。在橋位進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)擾動(dòng)山體與壓縮河床的現(xiàn)象，橋梁的墩臺(tái)盡可能設(shè)置在溝底或是水中。橋位完成布置之后，應(yīng)再一次做放樣檢查工作。

1.4 山區(qū)公路橋梁的橋位鉆挖勘探工作

橋梁墩臺(tái)位置確定后，可對(duì)地質(zhì)進(jìn)行鉆挖勘探工作，仔細(xì)調(diào)查橋位實(shí)際的地質(zhì)狀況，同時(shí)把鉆挖勘探得出的資料合理科學(xué)地制成橋梁地質(zhì)剖面圖，當(dāng)作橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要憑借。

1.5 橋梁工程的施工調(diào)查工作

全方位了解和調(diào)查與橋梁建筑相關(guān)的其他因素情況，譬如建筑材料來(lái)源、材料供應(yīng)、沙石水泥等情況，有利于根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行橋梁工程的施工，也使得工程造價(jià)成本得到有效控制。同時(shí)要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行充分的考慮，以免占用農(nóng)田、拆遷管線與建筑等，造成不必要的損失。

2 山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)

2.1 山區(qū)公路橋梁橋型的選擇

在選擇橋型時(shí)，應(yīng)遵循安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等基本原則。橋型不但要有一定的穩(wěn)定性和耐久性，還要具備相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度，以便滿足抗震的需求，同時(shí)還應(yīng)考慮到因地制宜的問(wèn)題，有利于施工的取材和運(yùn)營(yíng)的養(yǎng)護(hù)工作，盡可能不要在同一合同段內(nèi)橋梁發(fā)生多種跨徑。此外，還要注意橋梁的美觀度，應(yīng)多考慮橋梁與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性。

2.2 山區(qū)公路橋梁上部和下部的結(jié)構(gòu)

在山區(qū)公路建造橋梁時(shí)，會(huì)優(yōu)先考慮到施工的便利性和造價(jià)成本，所以一般會(huì)選擇箱梁、預(yù)制空心板、工型梁和T 型梁等結(jié)構(gòu)和制作比較簡(jiǎn)單的橋型，這些橋型結(jié)構(gòu)的受力相對(duì)比較合理，有利于建筑的標(biāo)準(zhǔn)化吊裝和預(yù)制，在山區(qū)公路橋梁建設(shè)中被廣泛使用。若橋墩較低時(shí)，可運(yùn)用工型梁與T 型梁這兩種結(jié)構(gòu)，可對(duì)橋梁的伸縮縫裝置和支座進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在很大程度上能夠防止因溫度變化而使橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力出現(xiàn)較大的變化。

在對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于橋墩和橋臺(tái)受到上部結(jié)構(gòu)的壓力，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)把這種負(fù)荷傳送至地基上。橋梁的橋墩和橋臺(tái)本身具備有一定的穩(wěn)定性，同時(shí)還具有相應(yīng)的強(qiáng)度與剛度，因此，對(duì)于橋梁對(duì)于地基也有相關(guān)要求，如地基和基礎(chǔ)兩者之間的摩阻力、承載力以及沉降量等，有利于降低橋墩和橋臺(tái)的水平位移，盡可能減少沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

在設(shè)計(jì)橋梁橋墩時(shí)，應(yīng)采取方形墩或是截面圓柱的形式，若是高墩，則應(yīng)使用變截面的空心墩或是實(shí)心墩。而橋墩的基礎(chǔ)大多數(shù)是使用樁基礎(chǔ)或者是擴(kuò)大基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)一般會(huì)在嵌巖樁與摩擦樁中使用，使用嵌巖樁時(shí)應(yīng)充分了解與掌握巖層風(fēng)化程度、具體傾向和是否完整等多方面情況，對(duì)嵌巖深度進(jìn)行有效性控制。擴(kuò)大基礎(chǔ)則會(huì)在條件比較好的地質(zhì)中使用，在使用前應(yīng)合理分析淺基礎(chǔ)的水毀情況和沖刷情況，不僅要滿足所需承載力的要求，還要能夠?qū)ζ木鄬?shí)行良好的控制，以便基礎(chǔ)應(yīng)力可以實(shí)現(xiàn)均勻分布。

一般情況下，在設(shè)計(jì)橋梁橋臺(tái)時(shí)多采用柱式橋臺(tái)、薄壁式橋臺(tái)以及重力式U 型橋臺(tái)等形式。采用柱式橋臺(tái)和薄壁式橋臺(tái)時(shí)，水平設(shè)計(jì)應(yīng)相對(duì)較低，因?yàn)檫@兩種類型的橋臺(tái)要承受很大的橋梁臺(tái)后土壓力，而建造的基礎(chǔ)大部分是擴(kuò)大基礎(chǔ)或是單排樁基礎(chǔ)，所以若填土出現(xiàn)過(guò)高現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)擋墻。而重力式U 型橋臺(tái)因?yàn)樽陨碇亓Ρ容^大，所以具有較好的穩(wěn)定性能，有一定的抗傾覆和抗滑能力，且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，因此，在拱橋與梁橋建筑中經(jīng)常使用到重力式U 型橋臺(tái)。但此橋臺(tái)的建筑對(duì)地基與地質(zhì)的要求非常嚴(yán)格，建筑施工時(shí)，橋臺(tái)基礎(chǔ)必須要在同一地層基礎(chǔ)上，以免發(fā)生不勻稱的沉降情況。

2.3 山區(qū)公路橋梁的附屬結(jié)構(gòu)

(1)抗震設(shè)計(jì)。通常情況下，建設(shè)山區(qū)公路橋梁時(shí)大多數(shù)是使用T 型梁和預(yù)制空心板做橋梁的連續(xù)結(jié)構(gòu)或是簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，而這對(duì)于整個(gè)橋梁建筑來(lái)說(shuō)會(huì)在不同程度上降低抗震性能，所以應(yīng)該按照有關(guān)規(guī)定以及橋梁抗震的特點(diǎn)，適當(dāng)提高墩梁交接區(qū)域的配筋情況和構(gòu)造設(shè)計(jì)情況，利用緩沖墊塊、連桿以及防震錨栓等設(shè)備合理加強(qiáng)抗震結(jié)構(gòu)。

(2)橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)。橋梁會(huì)受到氣候溫度的變化以及混凝土收縮情況的影響而使橋梁伸縮量發(fā)生變化。此種情形一般是通過(guò)對(duì)伸縮縫裝置進(jìn)行有效性設(shè)置得以解決，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)按照橋梁的實(shí)際長(zhǎng)度對(duì)伸縮量進(jìn)行綜合性計(jì)算，以便能夠準(zhǔn)確設(shè)定好伸縮縫具體形式。除此之外，在曲線橋梁的設(shè)計(jì)中，伸縮量隨著外側(cè)與內(nèi)側(cè)的梁長(zhǎng)變化而變化，導(dǎo)致直線橋小于伸縮量，所以根據(jù)此種情況應(yīng)對(duì)橋梁的縱向變形和橫向變形的方向與矢量進(jìn)行綜合性考慮。

(3)橋梁的支座設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)高墩橋梁時(shí)，除了應(yīng)用鋼構(gòu)體系之外，還可以利用連續(xù)結(jié)構(gòu)的矮墩或者是簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)的交接墩來(lái)設(shè)計(jì)支座。在山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)中，因?yàn)槭艿降匦?、地貌和線性的影響，橋梁的建設(shè)大多數(shù)是曲線橋。因此，在設(shè)計(jì)支座過(guò)程中，應(yīng)對(duì)扭矩形成的支座反力差進(jìn)行綜合性考慮，同時(shí)還要充分考慮到因曲線橋發(fā)生變形而導(dǎo)致方向變位的差異，在實(shí)行支座設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在很大程度上滿足山區(qū)公路橋梁不同方向變位的要求。

［1］李寶銀，于向前，史淑蘭.山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制的研究［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，(13):367 －368.

［2］劉進(jìn)波.巖土工程勘察與地基設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與對(duì)策［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，(23):1541 －1542.