山区高速公路建设中桥梁设计研究探讨

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　　摘 要：本文主要针对山区高速公路桥梁建设设计进行研究，对其优化设计原则进行了分析，主要包括安全性原则、经济原则和协调性原则，探讨了山区高速公路建设桥梁设计中存在的主要问题，并提出了具体的解决对策。通过大量实践可以表明，通过采取优化对策，不仅可以有效地完成相关设计任务，而且还能对工程施工进行指导，从而提升工程建设质量，提升企业的经济效益。
　　关键词：山区高速公路桥梁;建设特点;优化设计
　　中图分类号：U448.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0143-02
　　在山区高速公路桥梁工程的具体建设过程当中，为了能够有效的提升工程施工质量，加快工程进度，应该对其复杂的地形地质条件进行研究，并根据实际情况采取有效的质量控制对策来充分提升工程设计水平，更好的为工程施工提供依据，从而保障山区高速公路桥梁工程的整体建设质量，提升企业的经济效益。但在桥梁设计过程当中，一些设计人员并没有严格按照相关技术规范标准来开展工作，对现场调查不够完善，进而导致其所设计的施工方案不够科学合理，无法有效地为桥梁工程建设提供指导。此外，还有一些施工单位在具体的施工中没有注重对施工质量的控制，因此无法有效的提升施工质量，也影响了车辆的安全通行，因此需要采取有效的对策来进一步完善工程设计和施工[1]。
　　1山区高速公路桥梁建设的特点
　　山区高速公路在具体的修建过程当中，其地形地质条件往往十分复杂，因此施工难度较大，而且对工程的施工技术要求较高，往往需要投入较大的资金量。而山区高速公路桥梁建设的主要特点，具体包括以下几个方面。
　　1.1技术难题多
　　山区高速公路桥梁在实际施工中，由于其地形地质条件十分复杂，因此对工程的质量控制也提出了较高的要求，在施工中容易出现许多的技术难题。如在桥梁施工当中，不仅在勘察和设计等环节当中存在困难，而且在具体的钢筋绑扎、混凝土浇筑以及施工养护等方面都可能会面临相应的技术难题。而为了能够有效的解决这些问题，需要对施工进一步加强质量控制，从而有效提升施工效果[2]。
　　1.2工程规模大
　　山区高速公路桥梁在具体施工中，其规模往往较大，而且具体表现在具有大的桥梁跨度和施工规模，因此相关的施工任务也十分繁琐。施工单位为了能够有效的解决这些问题，应在施工前做好现场勘查，并依据实际情况来制定出科学合理的技术方案，对相关质量控制要点进行准确的把控，从而全面提升建设质量。
　　1.3工程造价高
　　山区高速公路桥梁在施工中往往具有规模大、工期长和风险高等相关特点，而且在施工过程中需要使用到的材料和机器设备相对较多，所以工程造价成本也比较高。对此应对工程的资金预算进行合理安排，并做好对成本的动态管理和有效控制，预防出现成本超支的现象，从而提升企业的经济效益。
　　2山区高速公路桥梁优化设计的原则
　　2.1安全性原则
　　在山区高速公路施工中应确保具体施工过程和运行过程的安全性，这也是设计阶段的重点关注内容。通常桥梁工程会采用具有较高标准化程度和成熟技术的装配式结构，其对现场的养护要求相对较低，从而可以有效的采取标准化和系列化的方式来进行施工。在对山区一些特殊桥梁结构进行设计时，则主要采用单独设计的方式，一般使用技术成熟、受力明确，具有较强协调性和安全性的桥型，而且在具体的设计阶段需要充分按照安全性的原则，从而确保桥梁的整体结构十分稳定和安全，使其能够更好的适应周围的自然环境，并提升其对车辆运行的荷载能力，有效应对恶劣自然条件所带来的影响[3]。
　　2.2经济性原则
　　在公路桥梁的具体设计过程当中，相关施工单位和设计人员还应该坚持经济性的原则，由于山区高速公路桥梁工程的造价成本较高，因此施工人员应该进行高填深挖与桥隧的比选，从而有效地对桥隧规模和特殊路基规模进行控制，利用地形来减少其桥梁规模和桥梁墩柱的高度，从而有效的降低工程的投资成本。在具体施工中，设计人员还应该优先选择一些科学合理的路线方案，并合理布设隧道结构物，对具体的桥隧设计方案进行比较和选择，通过控制工程成本来更好地提升经济效益。
　　2.3协调性原则
　　在对高速公路桥梁进行设计时，不仅要充分的满足技术方面、安全方面和经济方面的要求，同时还应该确保桥梁所具有的美观性和环保性，使其能够与环境协调发展，并按照因地制宜、就地取材这样的原则来有效的进行施工和养护。在对桥梁方案进行选择时，不仅要对桥梁自身结构的合理性进行考虑，还应该对其高跨比的协调进行关注。通常在没有特殊要求时，应该采用一些经济跨径，并对景观协调进行注重，在进行布控时则需要注意跨径的一致性以及变化的协调性。避免由于桥梁修建而对山体进行大填大挖，这样会使周围自然环境的平衡受到影响。从桥型总体进行布设到制定施工方案这整个过程都应坚持协调性的原则，从而使工程建设对周围环境所造成的影响降低到最小化，使其能够和周围环境协调发展。
　　3山区高速公路桥梁设计存在的问题
　　3.1设计理念不够完善
　　在对山区高速公路桥梁进行设计时，我们所需要考虑的重点内容应该是桥梁的安全性和稳定性，而且要确保设计方案的科学性和合理性。但一些施工单位在具体的设计中，往往容易受到相关因素的影响，尤其是以往那些考虑结构建造经济性的理念，使其对桥梁结构的设计建造等方面的综合经济性有所忽略，最终导致整体的设计方案并没有从寿命周期角度方面来进行完善，因此使得方案不够完善，存在着相应的问题。
　　3.2基础设计不够完善
　　在山区高速公路的桥梁设计工作当中，其基础设计是整体设计工作当中的重点内容，对桥梁结构的安全性也具有直接影响。目前使用比较多的基础结构主要为钻孔灌注桩，而在对桩机进行设计时主要根据对地质的勘查结果，需要确保结果的可靠性和准确的地質资料。然而在实际的基础设计过程当中，其对影响设计的因素没有充分的进行考虑，进而导致所收集到的资料不够完整，在具体的设计中依旧存在不够合理的地方[4]。 　　4山区高速公路桥梁优化设计
　　4.1上部结构设计优化措施
　　在对山区高速公路桥梁的上半部分结构进行设计时，应该充分考虑地形、地质、水文、桥墩高度等相关因素。一般情况下，设计人员会采用一些构造简单、施工方便，而且造价相对较低的桥型。而常规桥梁上部结构的形式和对其跨径进行设计时，主要会使用一些混凝土简支小箱梁和混凝土简支T梁，而对于同一座桥梁其跨径不适合超过两种。一些桥高如果大于60m，对其适合采用连续刚构桥型，这样可以更好的提升建设质量。而对于山区、河流以及河谷等具有较大季节流量差异时，其所携带的泥沙石等物容易威胁到桥墩自身的强度和稳定性，所以在选择桥梁跨越时，应该尽可能地避免在沟谷中心来进行设置。为了使桥梁能够更好地适应地形，设计人员可以采用一些组合跨径布孔的方案，而对于斜坡上桥梁基础进行施工十分困难，而且一旦施工对破灭的植被以及稳定性会产生相应的影响，对此应该采用一些较大的跨径。
　　4.2下部结构设计优化措施
　　而对山区高速公路桥梁的下部结构进行设计时，设计人员在计算弯桥高墩时应对其偏心荷载、离心力和风荷载等影响进行考虑，而且应该协调各桥墩的高度，其相差不应太大，这样一来可以有效的提升抗震性能。一般来说在墩高小于35m，使其下部可以采用圆柱式的桥墩，而当其大于35m时则可以采用双柱实心或者空心类的方墩。对于桥梁下部结构所采用的形式，设计人员应该尽量统一，从而有效的減少桩柱类型，方便施工的有效进行。而如果基础底面主要位于岩石层和山坡相一致的坡上时可以采用桩基础。施工如果采用双柱方墩，那么对其基础则主要使用挖孔方桩，但在施工中如果遇到软弱夹层、卵石等容易出现塌孔的地质情况时，或者是地下水位相对较高，地层内含有煤气等情况，不能使用挖孔桩，对此可以采用钻孔群桩来进行设计。通常当斜坡较陡时，施工人员应对斜坡的影响进行考虑，并进一步增加桩基础的嵌岩深度。设计人员可以通过具体的验算来计算出增加山坡内侧基桩的嵌岩深度，而对于相邻的桩基，其桩底高度差值不应大于其净间距。
　　4.3附属结构及排水设计优化措施
　　在对山区高速公路桥梁的附属结构和排水系统进行设计时，也应采取相应的优化对策。首先在对桥头搭板进行设计时，如果桥台的位置正处于挖方段，而地层为均匀岩层时，施工人员可以不设置搭板。而对桥梁伸缩装置进行设计时，如果为高墩，那么需要对墩台水平发生位移，进而出现伸缩量增大的情况进行充分考虑，再根据相应的计算来使伸缩装置的伸缩量得到适当增加。而在对桥面防排水进行设计时，如果桥梁位于凹形曲线上，那么应该加密其泄水管，并在曲线的最低点设置相应的泄水孔。而桥梁如果跨越水库或者相关的敏感性水源保护区，我们对其桥面排水则必须要采用集中排放的方式。跨线桥面的雨水可以通过排水管将其引入到边沟位置，而不能排放到公路上，这样会对路面造成污染，而且也会对行车安全造成影响。因此桥梁如果需要跨越水库或者敏感性水源保护区，则必须要经过隔油沉淀，使其能够满足相关标准后再进行相应的排放[5]。
　　5结语
　　综上所述，在山区高速公路工程的具体建设过程当中，桥梁设计是十分重要的一项内容，也是施工单位需要重点关注的问题，而通过对其桥梁的优化设计不仅可以提升设计质量，而且还能够更好的为工程施工提供指导，并确保工程的顺利进行，增强桥梁结构自身的稳定性和耐久性，延长桥梁的使用寿命，使其可以在山区高速公路当中更好的发挥作用。对此，相关设计人员必须要加大学习力度和研究力度，对工程的设计要点进行准确把握，从而有效提升自身的设计水平，为工程的顺利施工提供保障。
　　参考文献
　　[1] 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.
　　[2] 任安民.山区高速公路桥梁施工监理要点分析[J].科技风，2019（23）：130.
　　[3] 龚世康.山区高速公路桥梁设计的关键问题[J].智能城市，2018，4（10）：24-25.
　　[4] 刘宗竽.云南山区高速公路梁桥优化设计及工程应用[D].重庆：重庆交通大学，2016.
　　[5] 黄治炉.山区高速公路总体设计与应用研究[D].西安：长安大学，2016.
　　收稿日期：2020-03-12
　　作者简介：周俊书（1971—），男，湖北武汉人，本科，高级工程师，研究方向：公路工程设计与管理。
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