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摘要：从中小跨径桥梁工程设计原则入手，总结了中小跨径上部结构设计的要点内容，内容涉及结构选型设计、装配结构设计以及平面设计等方面内容，同时还对下部结构设计的要点进行论述，指出下部结构设计时需要掌握桥墩设计的要点与桥墩系梁等方面设计的内容，实践可知，在中小跨径桥梁工程结构设计中，唯有掌握桥梁上下结构设计的基本参数才能保证中小跨径工程设计水平的提升。
关键词：中小跨径；桥梁工程；结构设计
0引言
桥梁是我国交通系统中必不可少的一部分，在我国的一些山地地区中表现的尤为突出。某省中的高速公路项目中的桥梁比例为17.68%，而成本却占到了整个项目的19.38%，甚至有些项目中所占比例更高。因此为了可以促进高速公路交通项目的顺利实施、降低成本，就需要深入研究桥梁设计方法，以保证其满足交通运行的需要。
1桥梁设计基本原则
桥梁设计的基本原则就是安全、经济、高效、环保，同时还应该确保桥梁结构的耐久性和实用性。桥梁的整体设计主要就是要进行路线走向与整体设计，同时还应该保证所有的项目中平、纵线形达到融合性，从桥梁方面出发，要根据实际情况选择最佳的线路设计方案。（1）充分了解各个路段内的地形与地质条件，根据工程的实际情况选择合适的桥梁施工位置，经过对比后确定最佳实施方案。（2）桥梁设计方案以及孔跨布置应该根据桥梁自身的特性来确定，还要进行必要的合理划分，最终保证项目的顺利实施。（3）桥孔分联时，必须要确保下部结构的刚性满足要求，使得桥梁处于最佳受力的条件下。（4）对于地形复杂或者是山区位置的桥梁建设中，布孔要综合考虑到横、纵断面的实际情况，以满足结构稳定性的需要。（5）桥孔设计的主要原则就是不能压缩河槽。对于当前的山前扩散与变迁部分，桥梁长度尺寸的确定需要符合河槽摆动的需要，同时应该保证水流和水中漂浮物能够顺利通过桥梁，所以跨径尺寸要在20m以上。（6）平原地区中的桥梁孔的设计要根据当地的水文条件来进行最终确定，同时还应该考虑地形、地貌以及桥梁交通运行等情况。（7）平原地区中分布着过多的农田，且应该进行大量填料运输，此时可以选择高桥的设计方式。（8）对于跨线桥梁的设计中，必须要确保净空高度超过5.5m，这是保证后续罩面改造的主要方式。
2上部结构设计
2.1结构选型
2.1.1装配结构
桥梁的上部结构与跨径尺寸应该在充分的考虑到当地的地形条件、水文状态来选择确定，同时还应该综合比较之后确定科学的设计方案。在进行设计方案确定中，应该考虑到施工的便捷性、经济性等因素。同时还应该考虑到桥梁结构的协调性，除了一些特殊的桥梁结构形式，在跨径尺寸确定中应该遵循如下的几个原则：墩高H＜10m时，选用10～20m跨径；墩高10m＜H≤15m时，选用20～25m跨径；墩高15m＜H≤30m时，选用25～30m跨径；墩高30m＜H≤60m时，选用30～40m跨径；墩高H＞80m时，应该选择合适的钢结构形式。根据一般的设计经验，桥梁L=6～10m应该使用钢筋混凝土空心板的结构形式；L=13～16m应用预制预应力桥梁形式；L=20～35m应用装配预应力箱梁结构；L=30～50m应用装配式T梁结构。根据设计理念的需要要满足经济性和美观性的需要，同时应该保证跨径与墩高比例在0.618～1之间，从而可以确定最佳的设计方案。但是往往在山区中，地形条件异常复杂，预制部件存在较高的难度，大型吊装设备也无法使用，所以应该使用小跨径设计方案[2]。
2.1.2现浇连续梁及常用构造尺寸
对于处在重要交通位置、互通匝道以及服务范围内的桥梁工程，要综合考虑到美观性、平纵线结合度等方面的要求，通常需要选择现浇桥的设计方案来进行。（1）从实践经验的角度出发，通常跨径不足20m的桥梁使用普通钢筋混凝土结构，而跨径在该范围以上的则需要使用预应力箱梁形式。（2）箱梁结构高度应该为跨径尺寸的1/18～1/20，但是不能小于1.4m。悬梁结构的端不厚度应该达到16cm，根本高度尺寸也应该为45cm，独立墩底板结构的宽度尺寸应该确定为50cm。（3）弯道（R≤250m）位置要根据跨径、箱梁半径等参数来合理地设置隔板结构，同时应该保证其间隔距离为12m。（4）双支座支撑结构部件应该根据中跨尺寸来选择，以保证结构强度达标。（5）根据设计理念的需要，跨径尺寸超过35m的位置上应该选择使用预应力箱梁结构，其端部肋板厚度的尺寸可以确定为75cm，如果多室结构则确定为95cm。预应力混凝土箱梁腹板在进行设计的过程中需要适当的增加宽度尺寸。
2.2平面设计
平面设计的主要目的就是选择合适的上部结构构造与平曲线，保证其二者之间的协调性。桥位在平曲线的半径尺寸上对于桥梁跨径和平面分布有着直接的影响，其最为明显的就是体现在内外弧差与中矢高。墩台径向设置的过程中，因为曲率半径对于其产生较大的影响，内外梁长度相差较大。对于选择使用简支梁连续结构形式，当梁体结构尺寸变化在±15cm范围内时，通过使用改变现浇部分的强度来使得长度更为合理[3]。通常来说，中矢高度尺寸不会超过10cm，可以根据需要来适当的调整护墙内缘可以与当地中存在的线形保持一致性；半径比较小，中矢高超出10cm的时候，此时边梁的结构设计应该满足曲线的要求来进行预制。但是半径尺寸种类比较多的情况下，就会导致工程的施工难度较高。另外一种方式就是在进行边梁预制的过程中，应该根据需要来进行预制部分长度，可以确保现浇梁板与防撞墙都要符合曲线形式的需要。这种施工方法成本较高、美观性比较差，但是在施工中却非常的方便。
3中小跨径桥梁下部结构
在中小跨径桥梁工程下部结构设计时，需要掌握的设计内容包含了桥墩的设计与桥墩系梁的设计以及桥台等方面的设计，具体设计内容如下：
3.1桥墩
墩高尺寸不足50m的情况下，应该使用空心薄壁墩横向宽度为500cm，厚度为50cm。墩高处于50～70m之间时应该使用变径薄壁墩，其宽度尺寸为500cm，纵横位置上的壁厚分别为80cm、60cm、250cm，按50∶1放坡，在墩高位置20m处设置隔板结构。
3.2桥墩系梁
（1）桥梁高度在9m以上时，此时应该在桩顶位置上设置横系梁。对于地震烈度比较高的地区中，对于墩高超过7m的结构部分应该根据需要来设置横梁结构。（2）对于横向位置在山坡部分时，此时可以选择使用高低墩的结构形式，地系梁通常设定在梁格桩顶高差1/3的位置上，从而可以降低系梁开发的工程量[4]。
3.3桥台设计
3.3.1柱式桥台
一般设计在地势平缓的位置上，同时填土高度h＜5m[3]。
3.3.2肋板式桥台
一般设计在地势平缓的位置上，同时填土高度h≥5m。可以应用在多种地势条件中，但是总高度通常不会超过11m。
3.3.3重力式U型桥台
这种方式一般都设定在地基条件比较好的地区中，根据当前国标中的规定，U台能够满足在4～10m填土高度范围内使用[3]。U台最为明显的优势就是能够根据地形条件选择合适的设计方案，同时能够降低开挖施工量。
3.3.4薄壁台
地势平缓地区的填土高度h≤6.5m的小桥，此时可以应用薄壁台进行施工，此时软基高度要控制在6.0m以下。当前运营的高速公路项目中很多的薄壁台都出现了裂缝的问题，所以在设计的过程中应该选择合适的设计方案。（1）薄壁台承台尺寸120（高）×150（宽）。（2）薄壁桥台根据实际需要都应该布置支撑梁结构，并且保证其间隔距离在150～200cm之间；支撑梁结构规格为b×h=30cm×40cm。（3）如果施工中无法布置支撑梁结构，此时应该确保填土高度不能超过5.0m，同时桩基位置的尺寸需要适当的增大一级。
4基础设计
通常来说，基础覆盖层不足5m时应该根据需要来进行基础扩大设计。地形条件复杂的地区中，因为地面存在较大的坡度，此时为了减少施工量，防止在开挖中造成地基的损坏，可以使用桩基础的结构形式[5]。基桩根据弹性摩擦桩来进行数据计算时，其桩体长度应该控制在5d以下。摩擦桩的设计长度应该在理论数据的基础上适当的增加3～5m。桥梁下部伏采区部分埋设比较浅的情况下桩基就能够穿越采空区，此时应该将桩尖结构直接打入到底板完整的位置上，要确保结构的稳定性达到标准要求。在桥梁处于下伏岩溶区并且上部结构层厚度较小的时候，桩基应该直接穿越到稳定性不足的岩溶和溶洞中。
5结语
综上所述，在进行桥梁设计的过程中，应该综合考虑到上部、下部与基础3个方面，从而可以确定最佳的施工方案。且设计方案的确定要满足工程的经济性、实用性、环保性等方面的要求，同时也应该满足美观性和协调性，还要选择新技术、新工艺、新材料来进行桥梁施工，以满足交通运行的需要，极大的促进我国交通事业的发展。
参考文献：
[1]彭卫兵，任爱珠，徐峰.桥梁结构设计中的知识复用技术[J].清华大学学报（自然科学版），2007（9）：1418-1422.
[2]盛国锋.桥梁结构设计的经济性及安全性问题浅论[J].黑龙江科技信息，2009（33）：288.
[3]王建宁.关于桥梁结构设计问题综述[J].科技风，2009（16）：101.
[4]陈中治，王敏.山区中小跨径桥梁设计要点[J].中外公路，2013（2）：180-184.
[5]李鹏程.山区中小跨径桥梁的设计要点[J].交通世界（中旬刊），2017（5）：102-103.
作者:张元 单位:青海省公路科研勘测设计院
