周銳

（招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶400067）

1 引言

隨著交通運(yùn)輸?shù)难该桶l(fā)展，山區(qū)公路建設(shè)數(shù)量呈指數(shù)級增長。基于山區(qū)特殊的地理環(huán)境、地質(zhì)和水文條件，山區(qū)公路的連續(xù)性受到了影響，需要在諸多區(qū)域架設(shè)橋梁以保障公路的貫通延續(xù)。對于中小跨徑橋梁的選型，受橋梁工藝、材料、機(jī)械技術(shù)的影響，因建設(shè)環(huán)境的復(fù)雜性、特殊性和橋梁的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性要求，在選型上需十分慎重，并且應(yīng)盡量避免建設(shè)中各種潛在建設(shè)質(zhì)量和使用質(zhì)量問題的發(fā)生，所以，在設(shè)計(jì)和建造過程中應(yīng)十分重視各種因素的影響，以保障工程安全性和耐久性。

2 中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)的總體原則

2.1 橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)原則

橋梁所受荷載類型有3種：永久荷載、可變荷載和偶然荷載。永久荷載和偶然荷載對橋梁的病害影響較小，主要病害因素是可變荷載，在可變荷載中活載居于主體地位。所謂活載就是通過橋梁車輛的載重，隨著汽車建造技術(shù)的發(fā)展，車輛的載重在不斷地發(fā)生變化。橋梁的荷載規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)相關(guān)工程技術(shù)和橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定的，反映了特定時(shí)期、階段車輛載重的實(shí)際情況和發(fā)展趨勢。在歷史發(fā)展過程中，國家多次對橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)和車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和更新，但整體情況反映出橋梁荷載和車輛荷載不一致，橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)的更新步伐落后于車輛荷載的變化，從而橋梁荷載無法真正地反映出車輛的實(shí)際荷載。因2種荷載標(biāo)準(zhǔn)變化幅度不一致和理解上的偏差，現(xiàn)造車輛的荷載重量超出了山區(qū)橋梁的限額荷，從而對橋梁橋體產(chǎn)生了一定的損傷，影響橋梁使用安全性和壽命。橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)是橋梁建造應(yīng)遵守的基本原則，在活載變化和橋梁荷載相一致的條件下，設(shè)計(jì)、規(guī)劃橋梁工程。

2.2 橋梁高跨比協(xié)調(diào)原則

高跨比的取值對于橋梁自重的減輕具有重要的作用。橋梁高跨比分為支點(diǎn)高跨比和跨中高跨比。支點(diǎn)高跨比與橋梁1/2處主梁橫截面所受作用力、施工階段所受拉應(yīng)力、工程造價(jià)有關(guān)?？缰懈呖绫扰c橋梁主跨長度、主梁上下緣受力、減輕橋梁自重有密切的聯(lián)系。從工程結(jié)構(gòu)受力、經(jīng)濟(jì)性、美觀性、環(huán)保性、安全性等綜合角度考慮，橋梁高跨比的協(xié)調(diào)對整個(gè)橋梁設(shè)計(jì)來講至關(guān)重要【1】。

2.3 基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境原則

橋梁跨徑的選擇取決于施工地的地形、地質(zhì)、地貌、水文、文化、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等綜合因素的影響，應(yīng)基于客觀環(huán)境布設(shè)橋跨長度，避免因跨徑因素造成墩臺位置差異而開挖墩臺，誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害。同樣，基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境，橋梁的選擇應(yīng)傾向于中小跨徑的裝配式預(yù)制梁橋。力求預(yù)制構(gòu)件與環(huán)境選型相一致，以便高效施工、縮短工期、降低工程造價(jià)。

3 中小跨徑橋梁的選型

3.1 空心板結(jié)構(gòu)

空心板結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆模式能夠滿足各種彎、坡、斜橋地形的需求。在高度有效的中小跨度橋梁結(jié)構(gòu)選用中，空心板結(jié)構(gòu)具有廣闊的適用空間。當(dāng)前，空心板結(jié)構(gòu)在小跨徑橋梁建設(shè)中占有極大的比例。但空心板結(jié)構(gòu)存在的共性病害也比較突出，在結(jié)構(gòu)的選用上應(yīng)引起重視。

3.2 小箱梁結(jié)構(gòu)

小箱梁結(jié)構(gòu)具有工程造價(jià)低、抗扭性能好、跨越能力強(qiáng)和建筑高度低等特點(diǎn)。在建設(shè)過程中能有效降低橋頭填土的高度，降低工程造價(jià)。在軟土層或地基基土疏松的地質(zhì)環(huán)境中，小箱梁結(jié)構(gòu)能夠有效降低兩端填土層的高度和減輕填土壓力，減少工程資本投入。但小箱梁結(jié)構(gòu)也存在自身的缺陷和不足，小箱梁呈箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空腔、腹板較薄，對于預(yù)制品工藝要求較高。小箱梁自重較大，對起吊裝置的要求較高。

3.3 T梁結(jié)構(gòu)

T梁構(gòu)件由橫隔板連接，橫向剛度大，跨越能力強(qiáng)。由于T梁全部由預(yù)制件裝配，構(gòu)件規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，且工藝成熟、技術(shù)先進(jìn)，安裝起來比較簡單。因T梁全部由預(yù)制構(gòu)件實(shí)時(shí)裝配，預(yù)制件質(zhì)量可控，T梁的安全性和使用壽命可以得到保障，但工程造價(jià)相對較高【2】。

4 橋梁建設(shè)中存在的問題

4.1 承載力問題

依據(jù)相關(guān)橋梁標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)應(yīng)力或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力計(jì)算依據(jù)是極限承載狀態(tài)和正常使用極限承載狀態(tài)。極限承載狀態(tài)是橋梁受力處于極限狀態(tài)或不足以支撐受力而出現(xiàn)變形狀態(tài)，橋梁結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)變形問題。正常使用極限承載狀態(tài)以彈性或彈塑性理論為基礎(chǔ)，在正常使用狀態(tài)時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)受力、裂縫、變形小于規(guī)定的值。通俗地講，橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力依然存在，但橋梁已達(dá)不到正常使用的標(biāo)準(zhǔn)，從而影響橋梁的安全性和使用壽命。極限承載狀態(tài)和正常使用極限承載狀態(tài)代表橋梁的不同層面。在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中，注重極限承載狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)受力，而對影響使用性能的正常使用極限承載狀態(tài)的相關(guān)指標(biāo)缺乏考量和重視，導(dǎo)致橋梁的安全性和耐久性受到影響。

4.2 耐久性問題

建造、管理和維護(hù)3個(gè)階段對橋梁的耐久性都有一定的影響。但主要決定橋梁耐久性的是初期建造階段。隨著近幾年在役橋梁病害問題的發(fā)生和不斷加重，橋梁耐久性的問題才被提上議程。之前大部分橋梁設(shè)計(jì)中缺乏考慮橋梁耐久性問題，即使有所考慮，也僅停留在理論形式，未真正落實(shí)到具體實(shí)踐中。橋梁耐久性問題考慮不周很容易引發(fā)一系列的病害問題，影響交通秩序。即使當(dāng)下的橋梁設(shè)計(jì)中，大都是按照建造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)，雖滿足了橋梁的抗力要求、變形要求和裂紋要求，但未考慮橋梁的耐久性問題，在整體要求滿足的情況下，部分細(xì)化的、影響使用壽命的指標(biāo)未滿足橋梁的長久性、穩(wěn)定性要求，如截面尺寸過薄、分布鋼筋過細(xì)等。同時(shí)，對橋梁使用環(huán)境對橋梁結(jié)構(gòu)的影響也未充分考慮，很可能因自然條件因素影響橋梁的耐久性。

4.3 設(shè)計(jì)方法問題

橋梁設(shè)計(jì)中過分依賴設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，未根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。缺乏整體性理念，設(shè)計(jì)中過于重視單個(gè)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的受力滿足度，對其他部分的受力計(jì)算和受力線路、方向不做計(jì)算，導(dǎo)致橋梁局部受力過大問題的發(fā)生?；诓煌牡乩憝h(huán)境，需要考慮的受力部分各不相同，不僅要考慮局部，也要考慮整體協(xié)調(diào)性。

5 應(yīng)對措施

5.1 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的利用

橋梁設(shè)計(jì)中所遵守的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)的基本要求，在橋梁設(shè)計(jì)中，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中的一系列規(guī)定都應(yīng)把其作為最低要求去滿足。不同地理環(huán)境下的橋梁構(gòu)建有其特殊性，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮現(xiàn)有的環(huán)境限制，在滿足基本要求的基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的整改。同樣，國家頒布的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)因經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和各項(xiàng)技術(shù)的變化，在更新上具有滯后性，無法真實(shí)做到與實(shí)際相一致，故在具體實(shí)踐中應(yīng)結(jié)合自身專業(yè)能力和掌握的第一手資料做出相應(yīng)的調(diào)整。

5.2 荷載標(biāo)準(zhǔn)的更改

山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)基于公路的具體用途、所通行車輛的基本載重和未來載重趨勢進(jìn)行載重能力的設(shè)定。不同山區(qū)道路的用途不同，應(yīng)在具體情況具體分析的基礎(chǔ)上制定載重標(biāo)準(zhǔn)。甚至基于橋梁活載的未來加重趨勢，可以酌量提高荷載標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 設(shè)計(jì)延伸

設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意后續(xù)事宜的處理，把設(shè)計(jì)理念真正地貫穿落實(shí)到實(shí)際工程建造中。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工一體化，立足工程建設(shè)全過程，進(jìn)行施工監(jiān)督，加強(qiáng)對施工人員的技術(shù)指導(dǎo)，真正貫徹落實(shí)設(shè)計(jì)意圖和目標(biāo)。

6 結(jié)語

綜上所述，中小跨度橋梁在橋梁建設(shè)中占有重要地位，建設(shè)程度的高低直接關(guān)系著整個(gè)公路體系的運(yùn)行。故應(yīng)基于中小跨度橋梁的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)環(huán)境，建造能夠體現(xiàn)地域特色、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理、便于管養(yǎng)、利于生態(tài)的綜合性高質(zhì)橋梁。