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山区路桥设计中的要点

日期: 2016-11-21
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    【摘 要】本文主要对山区路桥的设计要求、设计方案选择、结构上的设计考虑等方面进行论述,来探讨山区路桥设计上的问题。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/2/view-2227013.htm
  【关键词】山区;路桥工程;设计;结构 
   
  引言 
  路桥工程施工安全隐患多,施工难度大,成本造价高等,要抓住关键的控制要点进行路桥方案的合理设计,而桥梁作为重要组成部分,其设置是否适合桥梁设计方案,直接影响整条路线的工程造价及使用功能。 
  1山区路桥的设计的原则 
  1.1 选择合适的地段 
  山区高速路桥工程设计时,出于对地形考虑,一般选择设计高架路桥。山区路桥的设计,不但考虑地形、地质、取弃土石方量、排水、通行、前后构造物设置情况,施工条件及工程造价等,还要考虑建设工期和公路建设效益。 
  1.2 考虑路桥的衔接方式 
  山区地形纵横向、起伏大、地势陡峭,进行路桥设计时,桥头高度应小于3米;而平缓的地势及路线纵坡小的桥梁,桥长应有所增加;当桥台高度难以调低时,可适当提高桥头填土高度,以降低桥梁规模。进行桥梁连接时要慎重考虑使用高大U型桥台,避免使用高大U型桥台接高挡墙,并控制桥台基础的开挖面积,避免开挖山体时出现边坡失稳,致使桥台基础不稳定,诱发地质病害,破坏生态环境等。 
  2 桥梁方案设计的形式 
  2.1 跨越山谷的高架桥 
  跨越山谷的高架桥常用的形式有:上部结构有型梁和空心板。特大桥、大桥可采用连续梁或刚构体系,有利于行车;中小桥可选用造价较低的空心板简支体系,以降低工程投资。此外,在同一合同段不能出现多种跨径,避免影响预制模板的周转使用。 
  2.2 跨河桥梁 
  设计跨河桥梁时,要根据水文状况设计方案,具体如:(1)无通航河流的桥梁,这类桥型简单、方便、造价低。布置桥型时应协调上下部结构;桥墩应远离人工构造物;减少桥墩个数且与水流方向正交,便于排洪。(2)通航河流的桥梁,在确定水位、通航等级后再进行桥梁设计。设计时要考虑排洪与通航的要求。对通航等级高的河流,常用大跨刚构箱梁、连续箱梁等结构;通航等级低的河流,一般运用跨径较大的T型梁方案。(3)内涝地段的桥梁,可选用结构形式简单的T型梁或空心板结构。 
  2.3 跨线桥 
  跨线桥包括:(1)高速路跨越等级路、跨越等外路;(2)等级路、等外路跨越高速路。分离式桥梁会影响到沿线的整体美观性,因此,尽量选择造型美观的桥型。常用的上部结构有:斜腿刚构、连续板、连续箱梁。近代的新桥型则有:脊骨梁、无桥台斜腿刚构、悬吊管桥、吊板桥等。分离式桥梁的下部结构比较轻巧,桥墩可用独柱式墩甚至不设置;根据桥型及当地地质来确定桥台形式。 
  3 路桥结构设计的考虑要素 
  进行山区路桥设计时,在结构上必须注重曲线、大纵坡、高墩及长桥所引发的问题及其特殊性考虑。 
  3.1 桥梁墩位结构的稳定性 
  高墩桥常采用柔性墩结构,设计时应注重桥梁的稳定性及其变位问题。当同时出现曲线、大纵坡、高墩、长桥时,这些变位具有与直桥相同的纵桥向变位及竖向压缩变位,以及曲线桥扭转产生墩顶横向变位,产生大纵坡下的向下移动变位,及产生施工偏位等,这些变位特别要加以控制。 
  3.2 高墩杆件的选择 
  近年来,墩顶大多选用可置支座或墩梁固结,墩顶实际上均处于弹性约束状态。通过结构的整体分析可知,杆件的计算长度既受杆件的边界影响,也受杆件的刚度影响。杆件的变形是体系综合变形的结果,应全面考虑组合的刚度再作确定,不能只考虑单一约束因素。 
  3.3 外力对结构的影响 
  长、大纵坡会影响汽车行驶和制动性,多梁式上部结构对外力的平衡能力差,基于曲线桥离心力的作用,内梁冲击系数小于外梁冲击系数,给下部构造构成不平衡反力,提高了桥梁动态能量。长、大纵坡桥梁设计时,应该加大计算冲击力和制动力,且冲击力的计算应考虑结构的基本频率,通过结构基频分析方法进行确定。 
  3.4 桥面铺装 
  选择柔性桥面铺装,能大大减少桥面的冲击动量,同时使用加强型的桥面铺装材料,能避免桥面出现病害,确保路面平整顺畅。 
  3.5 设置伸缩缝 
  曲线桥伸缩是由温度变化和混凝土收缩引起,随内外侧梁长而各不相同,会使桥梁平面沿纵横向变形、方向变形。温度变化、混凝土收缩下的变形方向以体系的总体变形零点位置控制,反映到伸缩缝处,伸缩量存在横桥向的差异,造成伸缩量大于直桥。另外,大纵坡高墩长桥活载长期作用产生的累积变位大于一般桥梁。所以,曲线、大纵坡高墩长桥所选的伸缩装置变形量应大于常规的桥梁。 
  4 路桥设计中的注意问题 
  4.1 注重路桥结构的耐久性 
  桥梁在正常的使用过程中,必然会受到环境、有害化学物质的侵蚀,还有车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来因素的作用造成损伤,建设桥梁时的材料自身性能也在慢慢退化,这些都会给桥梁结构带来不同程度的损伤和耗损。影响结构耐久性的因素,既有施工和材料的原因,桥梁构造自身也存在缺陷。结构耐久性设计不同于常规的结构设计,两者区别较大。
  4.2 注重路桥结构的荷载和损耗 
  车辆和风力对桥梁带来一定的压力,桥梁结构所承受两者的荷载均为动荷载,造成桥梁结构内部产生循环变化的应力,既会引起桥梁结构的振动,也会给结构造成损伤。桥梁施工时,选用的材料也是不均匀和不连续的,当中会存在很多细微缺陷,在车辆和风力的循环荷载作用下,这些缺陷便会慢慢发展形成损伤,材料会逐渐出现裂纹,控制不当很大可能会引起材料和结构产生裂缝等。因此,要定期进行对桥梁进行检测,确保桥梁结构的稳定性和行车安全性。 
  4.3 注意过往车辆的超载问题 
  现今,为降低成本出现很多车辆超载行驶的现象,车辆超载主要为:(1)较早期建设的桥梁超龄负载运营;(2)通过桥梁的车流量超预期估计量;(3)车辆违章运载货物。造成桥梁负荷增大的主要为后面两种。在我国公路运输中,车流量的增加和车辆超载的现象较为常见,这样容易导致普遍桥梁因超载而引发损伤问题,不但加大桥梁疲劳应力幅度,加大桥梁的损伤,还会因此破坏桥梁的结构性能而存在隐患。此外,这类型的超载负荷给桥梁造成的内部损伤是不能恢复的,从而影响了桥梁在正常荷载下的工作状态,由于内部结构的变化,大大影响到桥梁的安全性和耐久性。 
  5 结语 
  山区路桥工程施工地质复杂,受地形限制,沿线水文情况也大相径庭。在不同的区段,对桥梁的使用功能有不同的要求。所以,进行路桥设计时,要收集详细资料,根据当地山区的特点进行比较分析,设计合理的桥梁方案,使桥梁设计符合安全、适用及经济的标准。 
  参考文献 
  [1]李秉南,孙宝俊.中小跨径桥梁桥型的新发展[J].公路,2003,(06) . 
  [2]易平.浅析山区高速公路桥梁的设计要点[J].科技资讯,2007,(15). 
  [3]吴海平,王汇文等.路桥一体化设计的构思与初步实践[J].上海公路,2002,(04) . 
  [4]单德山,李乔.高速铁路曲线梁桥的支座布置形式初探[J].重庆交通学院学报,2001,(02) . 
  [5]张世明.寻求新的桥梁结构形式[J].国外桥梁, 1998,(02) 
      原文地址:http://www.xzbu.com/2/view-2227013.htm

 

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发布时间: 2018 - 09 - 27
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