山区公路桥梁桥型下部结构方案设计探讨 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｒｅａ 刘晓青 （河北省交通规划设计院，石家庄０５０Ｏ００） ＬＩＵ Ｘｉａｏ－ｑｉｎｇ （Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｔｒａｆｉｃ Ｐｌｆａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００００，Ｃｈｉｎａ） 【摘 要】为适应我国经济发展的要求，山区公路桥梁的建设越来越多。桥梁下部结构设计好坏直接关系到桥梁的安 全、质量、工期和造价，是山区公路设计的重点问题。论文详细阐述了山区公路桥梁桥型下部结构方案设计原则与选型， 并给出了山区公路桥梁桥型下部结构方案比选实例，可供类似工程参考。 【Ａｂｓｔａｒｃｔ］Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ ｉｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ， ｑｕａｌｉ哆，ｔｉｍｅ ａｎｄ ｃｏｓｔ ｏｆｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ．Ｉｔ ｉｓ ｈｅ ｔｋｅｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆｔｈｅ ｍｏｕｎｔａｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｃｈｅｍｅｏｆｈｉｇｈｗａｙｂｒｉｄｇｅａｎｄ ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ａｒｅａ ａｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄｉｎｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａｉｓｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌｒｐｒａｏｊｅｃｔｓ． 【关键词】山区公路；桥梁；下部结构；设计 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｍｏｕｎｔａｉｎｈｉｈｗａｙ；ｇｂｒｉｄｇｅ；ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｓｉｎ ｇｔＯ图分类号】ｕ４４３ 【文献标志码】Ａ 【文章编号】１００７．９４６７（２０１８）０５．０１３２．０３ ＩＤＯＬ１１０．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１８．０５．０４１ 当前，山区公路桥梁的修建越来越多，下部结构方案设计 及工程经济性分析。山区公路具有多变的地形，表现为横坡 陡、变化频繁、变化频繁；复杂的地质条件，表现为存在泥石 是其设计的重点和难点，对山区公路桥梁桥型下部结构方案 设计进行研究具有重要的工程应用价值。 流、陡崖、滑坡、岩溶等不良地质，风化程度差别大的岩石；受 限的施工场地和较差的施工条件，表现为沟壑纵横，地形起伏 １山区公路桥梁桥型下部结构方案设计原则 公路桥梁桥型下部结构方案设计的内容主要有基础、桥 大，场地布设难，不便使用大型施工机具；脆弱的自然生态，应 避免对山体的大挖大填。因此，山区公路桥梁桥型下部结构方 台、桥墩、环境与桥梁的协调性、施工与技术的可行性分析以 案设计应遵循以下原则： １）桥型下部结构方案设计应能与环境相协调，美观经济， 【作者简介】刘晓青（１９８１一），女，河北石家庄人，工程师，从事桥梁 设计与研究。 技术可行，便于施工，安全可靠，安全。 ２）桥型下部结构方案设计应结合环境、地质、水文等条 １３２ 件，根据公路通航等级、功能、抗洪防灾、运行能力、公路等级 等进行。例如地形复杂的山区，应采用最经济、最简单的方案， 合理设墩，避免高填深挖，以适应山区交通运输条件和恶劣环 境；桥址地质情况好，为减少对自然环境的破坏、工程量和施 工难度，宜选用轻型桥台或桥墩【１］。 ３）桥型下部结构方案设计时，应选用多种桥型进行方案 比选，合理确定墩台位置、桥台填土高度。除考虑桥孔布设的 合理性外，还要充分考虑桥梁对修建地区自然环境的影响，要 与自然环境协调，力求桥型的美观。 ２山区公路桥梁下部结构选型 山区桥梁下部结构选型与城市桥梁比，景观效果没有城 市桥梁好，主要考虑适用和经济，防止出现大挖大填，破坏环 境翻。山区公路桥梁下部结构选型主要考虑桥址的地质条件、 山谷河流的断面形态以及上部构造［３】。 ２．１基础设计选型 山区桥梁基础设计基本与平原区相同，不同的是更注重 施工方便、地质条件、山区地形。当地形为陡坡时，应采用桩顶 标高不同的桩基础，以减少基础开挖量，注意陡坡稳定性以及 岩层的走向。采用挖孔桩时，一般深度不能大于３０ｍ，地层应为 风化岩层或较密实土层，无或只有少量地下水的情况。地势陡 峭的河流或山谷，河流两侧与河流中心，山谷两侧与谷底的岩 性与地质层厚可能相差较大，可能会出现两侧采用扩大基础 或嵌岩桩，河心、谷底采用摩擦桩。山区桥梁基础一般宜采用 桩基础，当持力层承载力高、埋深浅，墩台高度也不高时，可选 择扩大基础；为保证基础安全，应强化水文计算，防止基础受 到山洪冲刷，并预留足够的安全储备。 ２．２桥墩设计选型 山区桥梁桥墩根据墩高、地形和上部结构形式，多采用薄 壁墩、方柱墩、圆柱墩。当桥墩高度超过３５ｍ时，宜采用薄壁 墩，以利于墩身稳定。当桥墩高度不超过５０ｍ时，宜采用等截 面薄壁实心墩，以利于施工；当桥墩高度超过５０ｍ时，宜采用 变截面或等截面薄壁空心墩，以利于增大墩身刚度。当桥墩高 度小于３５ｍ时，宜采用圆柱墩，该类墩可通过改变柱径大小 来满足墩高不同的桥墩受力要求，以便于控制施工质量，施工 方便。可通过设置柱间系梁、桩顶横向系梁调整墩身刚度。方 柱墩虽然刚度比圆柱墩大，但桩基础与墩身连接需要设置承 台，施工相对圆柱墩麻烦，在山区复杂地形下，会增加山体开 市政·交通·水利工程设计ｌ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ·ｎ面 ·Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ·ｇｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓ Ｉ 挖量，在山区桥梁中一般较少使用。山区桥梁桥墩选择主要应 考虑墩高、上部结构形式、地形、工期、景观等因素。当墩高大 于５０ｍ时，宜选用空心薄壁矩形墩，此类较为经济；当墩高小 于５０ｍ时，宜选用圆柱形柱式墩，以方便施工，景观要求高时， 可考虑采用方柱形柱式墩或Ｙ型墩。 ２．３桥台设计选型 山区桥梁桥台设计主要是依据桥台所处的地质、地 形条件，一般采用柱式台、肋板式台、轻型一字台等。当 纵向地面较陡时，可按照地质条件选用柱式台或轻型一 字台，以方便结合桥梁布孔把桥台放人挖方段，利于桥 台稳定；当地面横坡度较大时，可按照地形情况选用挡 土墙与桥台组合的组合式桥台；当桥台所处地形便于设置台 前锥坡时，如果桥头填土超过５ｍ，宜选用肋板式台，如果桥头 填土低于５ｍ，宜选用柱式台。考虑山区一般地形陡峭段，大 挖、大填会造成大面积植被破坏，引发各种地质灾害，宜采用 柱式台，并把桥台放在挖方地段，以减小锥坡防护工程量，利 于桥台安全。 ３山区公路桥梁下部结构选型实例 山区高速公路路基总宽度为３４．５ｍ，桥梁与路基同宽，分 上、下行两幅并列的独立桥，每幅桥宽１６．７５ｍ，桥址所在地抗 震设防烈度为Ⅵ度。桥梁上部结构以２５ｍ小箱梁为主，因此， 针对该结构进行下部构造比选，桥墩通常采用的墩型为薄壁 墩、方柱式墩、圆柱式墩。下面对这３种形式进行比选，见图 ｌ～图３。以２５ｍ跨径，墩高１Ｉｍ，桩长３０ｍ计算，３种方案经 济比较见表１和表２。 图１方柱式墩方案（单位：ｅｒａ） １３３ ｊ工程建设与设计 ｌ Ｃｏ￣ｔｒｕｃｔｉｏｎ＆Ｄｅｓ ＦｏｒＰｒｏｊｅｃｔ 表１小箱梁３种方案经济比较结果 表２小箱梁３种方案综合比较结果 综上所述，３方案各有优劣，本项目结合各路段特点，在 城市化程度较低地段，推荐采用圆柱墩；在城市化程度较高地 段，采用薄壁墩与方柱墩结合的方案。 图２薄壁式墩方案（单位：ｅｍ） ４结语 山区公路桥梁桥型下部结构方案设计应把握山区公路的 特点，遵循山区公路桥梁桥型下部结构方案设计原则和选型 要求，综合考虑上部结构、墩高、施工条件、地形地貌、造价、工 期等因素综合确定，应不断吸取和总结经验，认真进行方案比 选，才能设计出经济、合理、安全、美观的桥梁。 【参考文献】 【１】王芳．山区桥梁结构选型与设计实例［Ｊ】．北方交通，２０１７（１）：１３—１７． 【２】温小勇，雷凡．山区公路桥梁方案设计探讨［Ｊ】．宜春学院学报， ２０１２，３４（８）：５１—５３． 【３】魏平 金．山区高速公路标准化跨径桥梁设计要点［Ｊ］．筑路机械与 图３圆柱式墩方案（单位：ｃｍ） 施工机械化，２０１６，３３（１０）：６４—６８． 【收稿日期１２０１８．Ｏ１ １０ （Ｉ－接第１３１页） 隧洞衬砌结构的稳定性分析［Ｊ】．中国水运（下半月）：２０１６，１６（９）： １ ｌ６．１２０． ５）通过地质报告及检测资料能够看出，断层是渗水的主 要来源，外水压力受地质构造的影响较大，同时和洞口的距离 远近无明显规律，为减轻洞身渗漏需要将有关的断层渗流通 道截断。 因此，通过以上过程能够看出在围岩状况发生改变，外 【３】刘可定．水利工程中不衬砌压力隧洞围岩应力计算［Ｊ】．产业与科技 论坛，２０１６，１５（９）：８２－８４． 【４】张敬博，刘辉．ＡＮＳＹＳ单元在隧洞模型中的应用［Ｊ１．科技创新与应 用。２０１６（１３）：５２． 水压力等荷载发生变化，考虑钢筋锈蚀等各方面因素后，原设 计已不满足现状，达不到安全要求。所以需要对泄洪洞所处岩 【５】尹飞鸿．有限元法基本原理及运用［Ｍ】．北京：高等教育出版社， ２０１０． 【６】李围．隧洞及地下工程ＡＮＳＹＳ实例分析口 ．北京：中国水利水电 体和泄洪洞本身进行防渗处理和除险加固。 出版社，２００８． 【参考文献】 【１】丁少超，赵廷红，杨淇．有压引水隧洞温度应力的三维有限元分析 【４】许艇引洮供水工程隧洞衬砌加固分析【Ｄ］．陕西：西北农林科技大 学，２０１４． ［Ｊ】．水利与建筑工程学报，２０１６，１４（６）：１６９－１７３． 【收稿日期１２０１７．１０．１１ 【２】刘星华，贾生海，吴建东，雒天峰．基于ＡＮＳＹＳ软件对引洮工程７ １ ３４
