地方绕城高速公路桥梁设计

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【摘要】参考我国高速公路桥梁设计现状，针对太原绕城高速公路西北二环桥梁设计中遇到的具体情况，文章分别从桥梁布设、设计原则、上部结构、下部结构、涵洞、互通式立交桥及桥梁景观设计等方面进行分析，介绍桥梁设计中应考虑因素及具体的设计方法，总结出高速公路桥梁设计的一些经验和意见，供设计人员参考。

【关键词】公路;桥梁;涵洞;景观;设计

1工程概述

太原绕城高速公路西北二环路线全长约158．918km，其中西二环全长99．426km，双向4车道，设计速度为80km/h。北二环路线全长60．042km，双向4/6车道，设计速度为80/100km/h。西二环设特大桥3159m，3座，大中桥19204m，52座;人行天桥12座，涵洞通道83座，桥隧比例40．46%。北二环设大中桥8497m，29座;人行天桥8座，涵洞通道181座，桥隧比例38．68%。

2设计原则

对于大跨径桥梁，采用预应力混凝土连续梁、连续刚构等多种方案。在桥位基本确定以后，本着因地制宜，结合地质、水文、施工条件、景观协调等因素综合比选桥型方案，其主要原则是:(1)桥梁设计应按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则。(2)方案选择及布设除考虑结构本身的合理性外，还应注重与周围景观的协调。(3)桥梁必须服从于整体设计，其平、纵面与公路线形相融合。(4)桥梁方案选择应充分考虑施工场地、施工工艺及工期的要求，避免设计与施工脱节。(5)桥梁布孔和分联时，应充分考虑桥梁下部的刚度协调，以期达到最佳受力效果。同时要考虑平面影响，尽量使一联处于同一平曲线内。联长控制在150m以内。

3桥梁布设

该项目路线起伏较大，大部分为山脉，地势高峻，山岭纵横，区内相对高差为415m，桥梁布设显得尤为重要，主要应坚持以下原则:(1)桥梁跨越簸箕状沟谷时，在保证结构安全的前提下，两幅桥可按不等长布置。(2)本项目大多桥梁布设于平曲线上，其平、纵面必须满足路线的各项技术指标。主线桥梁总体布置一般采用墩台轴线沿曲线径向布置。(3)桥跨按折线布置时，其边梁翼缘与路线平曲线的最大矢高小于5cm时可采用护栏调整，其余均采用加宽和减窄边梁翼缘的方法进行调整。(4)当桥梁布置在横向高差较大的坡面上时，为减少基础开挖，如采用桩柱结构，桩顶系梁埋置深度按高地面线以下0．5m控制(特殊情况单个桩基可出露地面，露出长度不超过3m进行控制，以减少开挖)，如采用空心墩结构，承台埋置深度按低地面侧承台台底不外露控制。桩基露出部分按自由长度计。

4上部结构设计

桥梁上部结构设计，应结合桥梁具体情况，综合考虑其受力特点和经济性。太原绕城高速公路上的桥梁多为弯、坡、斜桥，交通运输和场地预制等条件较差，上部结构应尽量采用标准化、装配化设计，施工便利，节省造价。上部结构的选取原则上采用30m跨径采用装配式预应力混凝土简支和连续T梁;40m跨径采用装配式预应力混凝土简支和连续T梁。上部结构应严格按照上部计算结果进行设计，同时应注意区分不同路基宽度情况下主梁正弯矩钢束的差异。为加强结构的整体性和提高桥面铺装的耐久性，桥面铺装钢筋采用D10带肋焊接钢筋。桥面防水材料采用防水粘结层，粘结力根据平面线性、路线纵坡的不同，采用不同指标的防水粘结层。路线纵坡不大于2．5%，或平曲线半径不小于3500m时，粘结强度不小于0．4MPa;路线纵坡大于2．5%，或平曲线半径小于3500m时，粘结强度不小于0．6MPa;设计中应同时考虑平面线形超高的影响。桥梁最大连续长度，先简支后连续不宜超过160m;简支梁桥面连续不宜超过120m。

5下部结构设计

下部结构的选取主要采用圆柱式墩、等截面薄壁墩、空心墩、柱式台、肋板台、重力台。针对不同跨径和路基，桥墩高度小于30m，采用柱式墩，根据桥面宽度采用两柱或三柱。桥墩高度位于30～50m之间，采用等截面矩形薄壁墩。桥墩高度大于50m，采用等截面矩形空心墩，一座桥中有个别桥墩高度超限时，可就近统一选取桥墩形式。同一标段段内大、中桥墩柱直径不宜多于3种，以便于施工。在设计中应注意桥梁的横桥向稳定性要求，尽可能少采用独柱墩桥梁结构。桥梁墩台均设置内挡块。耳墙置于路基内侧，耳墙顶面与桥面平齐，以适应防撞墙放置。

6涵洞设计

涵洞结构型式的选择应符合因地制宜、就地取材、利用地形、方便施工的原则。根据汇水面积、设计流量、使用性质、地质情况以及填土高度和地基承载力等条件，一般可选用钢筋混凝土圆管涵、钢波纹管涵、钢筋混凝土盖板涵及钢筋混凝土箱涵等。地震动峰值加速度0．15g范围内，一般情况尽量采用钢筋混凝土盖板涵。地震动峰值加速度0．20g范围内，一般情况尽量采用钢筋混凝土箱涵或钢波纹管涵。软基路基或地质条件较差路段，宜采用钢筋混凝土箱涵，但是涵顶填土高度宜控制在0．5～6m，尽量按正交布置。涵洞布设应贯彻“以人为本、支援农业”的方针，原则上保持沟渠的自然状态，涵洞交角宜顺适天然沟渠的走向，不得大面积强行改沟、改渠，增加工程量、占用土地量和协调工作量。涵洞布置应依据准确的涵轴地形纵断面测量资料、涵身及进出水口地形横断面测量资料，合理确定涵底纵坡及涵底标高，涵洞进出水沟应顺接天然沟渠。为贯彻环保设计理念，对土质沟渠、排洪涵洞的进出水口外，或排水沟坡度较陡处，适当设置沉砂池或铺砌工程，减小淤积及冲刷，沉砂池大小应根据排洪流量合理设置。对于设置于陡坡上的涵洞，根据涵位条件，可设计为阶梯涵、陡坡涵，进口设跌水井，出口设急流槽等构造，陡坡涵洞应设计足够的消能构造物，不允许对农田、村落造成不利影响。在路基填方高度和排水设施均满足设置暗涵的条件下，涵洞应采用暗涵。应根据涵位进出口处的地形、沟形、地质条件，宣泄径流的需要及与路基排水系统的连接等，合理设计涵洞的进出水口型式。一般通道与涵洞宜分别设置。设计流量较小的涵洞可视涵位地形条件、出行频率，兼作通道使用;设计流量较大、通行频率较高、山区主河沟流程较短的涵洞等，不宜设计为涵洞兼作通道。涵洞、通道合并设计时，必须保证暴雨气象下行人的安全。

7互通式立交区桥梁设计

对互通式立交区段桥型方案，施工图设计阶段应根据建设条件和环境景观要求选择，注意视觉及美观要求。针对本项目互通主线及匝道桥多、结构复杂的特点，设计前应充分做好与互通设计的协调工作，设计时优化设计方案，力求互通桥梁型式简洁，尽量避免桥梁位于变宽或异形区段内及超高渐变段内，以简化设计降低造价。(互通式立交区内跨线桥，有条件时宜尽可能采用预应力混凝土组合箱梁结构，特别是跨越已建成公路的宜采用预制拼装的上构型式，尽量降低对已建成公路的通行影响。在互通式立交区内的匝道桥上部结构不可避免的要采用现浇连续箱梁结构。跨线桥梁设计时，桥下净宽应充分考虑发展的需要，根据相应发展规划与其主管部门协商确定。如互通式立交桥、分离式立交设置在主线凹形竖曲线底部，还应满足桥下公路的视距和对前方信息识别的要求。

8桥梁景观设计

对公路建设与周围环境和自然景观相协调给予极大的重视，使公路建设对周围环境和自然景观的影响减少到最低程度。全线在路基段加强美化、绿化措施，桥梁结构力求美观，与周围环境相协调。由于高速公路在修建阶段会对自然地物、地貌、地域产生影响，发生区域性根本改变，在通车营运阶段后更不能由于路容单调、沟壑纵横导致驾驶人员和乘客视觉疲劳、倦怠。为此，需将己改变的自然地形、地势重新纳入环境组景中，在技术可行、经济合理的前提下，综合治理、因地制宜、因物巧借，回复其自然体势，做到“虽由人作宛自天开”。公路绿化设计首先要服从高等级公路的交通功能，使行车视线通畅。并突出绿地内交通标志，以诱导行车安全。绿化设计服从整个道路的总体规划要求，和整个道路的绿地相协调，根据不同类型的互通立交特点，路基边坡刚性防护与生物防护相结合，在确保稳定、安全的前提下，适当绿化美化。绿化美化景观设计，应结合当地气候及环境，运用多种设计手法，突出京昆国家高速公路高品质的景观效果，进行造型设计做到层次分明，自然，协调，寓情于景，色彩丰富，一目了然。结合当地自然环境、气候条件、地形、地物、地质等的不同情况，以植物为主，发挥植物的生态效益，在植物的配置上考虑其功能性与景观性，在功能上充分考虑高等级公路的特点，提高边坡的稳定性，防止水土流失，保护生态环境，美化沿线景观，满足公路交通安全及防眩要求。在设计中力争做到四季常绿，色彩丰富，营造良好的公路生态系统和行车环境。公路主干道绿化应充分考虑通视性，形成绿色长廊。树木、草种选择适宜当地土壤和气候条件的优良品种，以常青、耐旱、易活、抗病虫害、树型较好、易于管理为主要原则。在适地适树的原则上，既考虑提高公路绿化的档次，同时考虑到总造价的平衡，力求低投入，高效果，创造最佳、最美的公路景观。

9结束语

太原绕城高速公路桥梁的桥梁设计，根据地形、地质、施工、使用等要求，对每座桥梁设计时均分析其具体情况，并结合全线桥梁情况综合考虑，合理进行桥梁布设、选择合理的上下部结构桥型方案，做好桥梁涵洞及桥梁景观设计，达到桥梁设计的经济、适用、安全、美观的目标，希望为今后类似高速公路的设计提供参考。

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作者：施艺 单位：中铁二院华丰公司