杨芬 张华

摘 要：我国山区面积众多，在山区进行公路的修建，其难度要远大于平原地区，由于地形地质条件的影响，在整条高速公路中桥隧占据较大的比例。为此对山区高速公路桥梁修建过程中在设计阶段所存在的关键问题展开研究具有重要的意义。

关键词：山区;高速公路桥梁;设计;关键问题

1 山区高速公路桥梁设计综述

1.1 山区高速公路的特点

我国山区、丘陵分布广泛，其在全国总体面积中占据了70%以上的比例。不同于在平原地区进行高速公路桥梁的修建，在山区进行高速公路修建的过程中，需要重点考虑到地形、地质、水文以及生态等多个方面对路线选择和设计过程的影响。其中地质勘察时进行山区高速桥梁设计之前的重要一步。从技术标准方面进行考虑，在修建山区高速公路时，除了需要考虑到公路路网规划、拟修建的公路对于整个路网的地位以及作用之外，还应当有该区域的自然条件、正确的处理技术标准与自然条件之间的关系，与此同时还应当尽可能地保护区域的自然环境，在此基础之上来拟定技术标准[1]。在路线方案方面对于平原区的高速公路路线方案设置自通常只是注重区域网的管理，重点关注的是路线的顺接程度以及拆迁和占地等方面。不同于平原地区，在山区修建高速公路，更加注重的是地形、地质、水文、生态环境保护、取土和弃土的方案等。在技术指标方面，山区高速公路更加强调自然条件相结合。在地质勘察方面，山区高速公路的修建一方面需要重视特殊土质，另一方面还需要能够加强对滑坡、泥石流、崩塌等多方面灾害的勘察，而这些地质问题会对公路的选线产生决定性的影响。在工程造价方面，由于山区的地形更为复杂，修建的难度也会更大，需要的成本也就会更高。

1.2 山区桥梁的特性及设计的总原则

1.2.1 山区桥梁的特性

山区最大的特点就是地形地质以及水文条件复杂，地面的高差也较大、横坡较陡，而且还存在着数量较多的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，而路线的布设则会严重受到这几个方面的影响。对于山区的高速路线通常需要跨越较多的沟壑，因此也就会应用较多的半边桥、高挡墙等，且桥梁的墩往往会更为高大，墩台的形式也会更加的复杂。

1.2.2 山区桥梁设计总原则

对山区的桥梁进行设计时需要考虑到的因素往往要比平原地区修建桥梁要更多，除了要考虑到恒载、活载、地震荷载以及施工荷载外，还需要增加强风荷载、雪荷载以及冻胀力和水力综合作用下对桥梁所产生的影响。大跨径的桥梁在进行下部结构的设计过程汇总，刚度分配以及稳定性分析是其中最为关键的部分。在山区进行桥梁的修建，材料的运输是需要重点考虑的因素，在山区大型机具以及预制件的运输极为不便，所以在设计的过程中对结构物的安排需要合理的进行分配，尽可能的在运输不方便的区域设计中小跨径的结构物[2]。在山区进行桥梁选线时应当尽可能的避开需要大填大挖的地段，一方面能够减少不良灾害的发生，另外一方面还能够减少对植被和河流的破坏。总而言之，山区桥梁的设计需要遵循结构安全、使用舒适、经济可行、施工养护便捷的原则。

1.3 山区高速公路桥梁设计要点

山区高速公路桥梁的特点是公路弯坡桥、墩台较高、跨度较大、墩台形式众多。桥梁的设计主要还是分为三个部分，分别为上部结构、下部结构以及基础。上部桥型的选择通常需要依据跨径及造价来进行选择，尽可能的选择施工方便、成本合理、预制装配化的结构。对于下部结构，主要就是桥梁墩台的设计，墩台的类型较多，不同类型的墩台有着不同的特点和适用范围。基础方面，山区高速公路桥梁通常是选用扩大基础和桩基础，在地质良好的地段通常会选用扩大基础和嵌岩桩，而对于地质情况较为复杂的区域通常会选择摩擦桩。防水设计是桥梁设计施工阶段需要重点考虑的一部分，如果未能考虑到防水设计或者防水设计做的不到位，就会在降雨的情况下引起路面的积水，严重的损坏桥梁结构的强度、刚度、承载力以及耐久性等，影响到公路桥梁的正常运营。所以做好公路桥梁的防水设施非常重要。为了能够达到良好的防水效果，一步安会选择质量有保障的防水钢筋混凝土材料以及其他的防水材料，以防混凝土发生渗漏等现象。

2 山区曲线预制梁桥预制梁、板布设问题

由于预制结构的设计简单、施工便捷、造价相对更低，使得其在山区修建高速公路桥梁中应用广泛。预制结构桥梁在进行方案拟定时一般会选用孔跨布设中小跨径，上部结构采用标准化、装配式的形式。在对孔跨径进行设计时需要充分的考虑到跨径和墩高之间的关系。空心板、预制小箱梁以及预制T梁式预制结构桥梁截面常用的形式。三种形式的截面特点不同，空心板目前的施工技术较为成熟、造价相对也更低，但是该种截面的跨径更小，不能够适用于峡谷较深的情况，否则容易出现高跨比不协调的现象，会增加高墩、支座的数量，其造价维护费用也会由此增大[3]。因此在地形平缓、填土较低的区域，且桥长较短的情况通常会应用空心板。相比于整体式箱梁，预制T梁的造价会略低，而且在中等跨径的情况应用更为广泛，但是预制T梁也有一些缺点，主要是抗扭和梁体平衡受力方面性能较差，所以对于曲线梁不适用预制T梁、而对于预制小箱梁其抗扭能力较强、整体性较好，能够将其应用于中等跨径的桥梁中。总而言之，桥梁预制方案的选择需要结合结构的受力、施工条件、造价经济等综合进行考量。

待選定好预制结构方案再来确定预制板梁的布设情况。在平曲线中布设直线的板和梁，会使得在细节方面产生较多的矛盾。不合理的布设板梁不仅会降低施工的效率，还会增加施工的难度，滞后施工的进度，因此合理的解决上部构造梁、板布置与平面曲线之间的关系是较为重要的一步。当各个墩台等角度进行布设时，桥墩的中心线与交点切线所成的角度相等，但是桥墩和墩台的中心线并不是平行的当遇到曲线半径过大的情况，梁长变化值可以通过控制现浇梁的长度以及横梁的宽度来进行。如果曲线的半径较小，内外的弧差较大，能够造成内外梁的差别较大，可以通过变梁长法来控制由于曲线为引起的梁长变化。

3 桥梁结构化设计

从本质上来讲，结构化是针对软件开发的一种方法，其中主要包括了分析、设计、应用等多个环节。而结构化设计也是一种面向数据流的设计方法，是将所有的设计目标进行综合的评估，最终确定出目标结构。结构化系统在分析和设计过程中均是按照由上至下的顺序，以正确的原理和技术作为支撑，相关的设计方式采用了信息屏蔽、模块化和局部化处理方式[3]。与传统的设计相比，结构化设计对桥梁的分析更为全面，可以将桥梁的每个构件、每个部位都能够纳入设计的考量当中，通过构建和计算相关的模型，从多个角度来分析和研究不同类型的桥梁模型，来对桥梁的设计方案进行优化，结合工程的实际状况选择最佳的设计方案与图纸。同时也能够确保最终的设计方案为最优的状态，也为公路桥梁的施工做出了指导。此外通过结构化设计也能够保证桥梁建设的可靠度，结构化分解与整合是结构化设计的关键所在。通过对各类数据进行匹配，确保每个构件的合理设置以及桥梁整体的稳定，确保其荷载效力以及抗力能够满足设计的要求，对桥梁设计中可能遇到的不确定因素都进行了有效的预防，进行合理的优化处理，逐步提高桥梁的使用性能以及耐久性能。进一步的明确了结构有效性的标准，确保桥梁在建设过程中以及后期的运营过程中的安全性[4]。

在进行结构化设计时需要遵循科学性原则，公路桥梁设计时需要合理的选择结构以及桥梁横截面等配置，确保桥梁设计的科学性和有效性。在能够保障桥梁结构稳定的条件之下，可以对结构的位置进行适当合理的调整，优化其内部结构。尽可能的在最大限度上使桥梁的结构出现较少的故障，保证桥梁结构更加的安全、科学、可靠、合理。简约化及整体性原则，优化结构设计，在确保稳定性的基础之上，对路径进行优化，确保能够通过简单的结构来实现应力的传，将结构中所承担的重量进行有效的分散，提高结构的强度。通过简约化的设计一方面能够提高结构的强度，另一方面也能够减少所需的施工材料，降低投资成本，提高施工的效率。在结构化设计时需要结合整体性的原则，充分的了解项目的具体情况、桥梁的特征以及相关的优势，最大程度的发挥各个结构的特征以及优势，保证桥梁整体性和安全性的要求，提高桥梁的承载力。综合性及连续性原则，在对桥梁的结构进行优化时，需要综合桥梁的实际情况，整合桥梁的材料与结构特点。不同的结构，所处的位置也不相同，材料也有一定的差别，在进行结构优化时，需要对每个位置的材料属性都进行充分的考虑，合理的选择建筑材料，充分发挥其最佳的性能。对于不同的结构部位受力特点也存在着差异，因此需要统计相关的数据，在施工时更加具有针对性，从而降低桥梁自身的承重力，保持结构受力平衡均匀。通过结构化设计的连续性原则能够使桥梁的整体性特点实现最大化，能够有效的降低建筑成本，节约建筑材料，所以在桥梁结构化设计时需要根据实际情况确保桥梁结构具有一定的连续性和一体化。

4 结语

综上，文章针对山区高速公路桥梁的设计进行了分析。主要阐述了山区高速公路的特点、山区桥梁的特性、桥梁设计的总原则、山区高速公路桥梁设计要点。最后还针对桥梁的结构化设计展开了研究，分析了结构化设计在桥梁是设计中的重要性以及结构化设计的原则。

参考文献：

[1]许璐.山区高速公路桥梁设计关键问题研究[D].长安大学，2009.

[2]李建军.山區高速公路桥梁的优化设计[J].中华建设，

2021（4）：94-95.

[3]郝轩.山区高速公路桥梁设计要点分析[J].城市建筑，

2020，17（23）：150-151.

[4]金城.山区高速公路桥梁建设特点及优化设计[J].交通世界，2019（30）：124-125.