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摘要：随着我国高速公路建设事业的飞速发展，发达地区的高速修建已接近饱和状态，在不甚发达的山区修建高速以成为了一种趋势，山区高速由于其地理条件所限，和平原高速相比有其鲜明的特点，本文针对山区高速公路的特点，对高速公路的平面曲线、长大纵坡、高墩及长桥等方面的设计进行研究讨论。结合工程实例，对桥梁上、下部结构的各种形式的优缺点进行比较，从而选择最合理的桥梁方案。对于山区高速公路桥梁还会采用大跨高墩T构的结构形式，文章对该结构类型进行了分析。
关键词：山区高速公路；桥梁；设计
由于山区高速公路的建设常受到山区地形及高速公路自身标准的限制，使得山区的高速公路在遇到山体或高岭时，必须设置隧道及高墩桥梁，这便导致山区高速公路中隧道、桥梁所占比例较大，设计较为复杂。
1．2 山区高速公路特点
山区的高速公路路线方案的平、纵面的设计会受到山区复杂地形的影响，使得山区高速公路的平面线形、长大纵坡及高墩桥梁等设计工作较难进行。山区高速公路中的弯、坡、高、长及加陡边坡等设计因素又会存在并互相影响，这在一定程度上又加大了山区高速公路桥梁结构设计的复杂性。
另一方面，山区自身的复杂多变的地理环境及固有的构造物也给山区高速公路及其桥梁的日常养护及维修增加许多的困难，所以我们在进行桥梁设计工作时，还应重视构造物的耐久性。
(1)预应力及刚构体系的选择
由于预应力混凝土连续曲线桥的桥体内存在弯扭耦合作用，所以与直线桥的变形相比，其变形特点是沿某一变形不动点变形。所以在高速公路的桥梁基常设计为预应力连续结构，以满足对高速公路的整体性、舒适性及耐久性的要求。由于大纵坡桥梁在投入使用后，会受到其上部行驶车辆的制动力的作用，导致高速公路的桥梁的梁体存在向行驶车辆的前进方向滑移的可能性，尤其是在单向行驶的高速公路的长桥中，这个问题更加突出。当曲线与大纵坡存在组合的情形时，梁体发生变形后会出现上下部间的相对错动，当桥梁采用支座进行上下部的联系时，这种错动会导致支座处的受力平衡的破坏，并引起梁体相对下部发生移动，甚至出现脱空的现象，存在较大的安全隐患。为避免出现这种安全隐患，可采取墩梁固结的刚构体系。
(2)采用连续刚构体系
与直线、平桥桥墩相比，曲线、大纵坡桥的桥墩承受较大的横向水平力及附加弯矩，在横向力及附加弯矩的作用下桥墩所发生的变位不仅与上部构造的几何特征有关，还跟桥梁的上、下部间的约束情况有关。当上、下部间的约束较强时，桥墩发生的变位量较小。所以高速公路的桥梁中采用上、下部固结的连续刚构体系，不仅可以消除桥梁上下部错动的可能性，还可加强桥梁体系对下部的约束，保证压弯的稳定性，减少桥墩的变位量。
(3)高墩桥的墩梁固结刚构体系
在高墩桥的设计中，桥墩的变位及稳定性是重要的控制因素，尤其是在曲线及大纵坡的条件下，采用墩梁固结刚构体系可有效提高桥梁结构的整体性，减小结构发生的总体变位量，合理调节桥梁内力分布，消除梁体发生滑移的可能性，并可提高桥梁结构的耐久性及稳定性。另一方面，还可减少针对抵抗扭矩及滑移丽设置支座的工作，进而消除了支座损坏后桥梁结构所出现的不利影响。在南京、无锡等高速公路的桥梁中，均采用了上述的墩梁固结刚构体系。
2．2 上部构造设计
(1)上部构造的设计原则
在山区高速公路的桥梁设计中，由于大跨径桥梁数量毕竟较少，所以本文将重点对标准化、系统化、施工便利及造价合理的预制结构桥梁设计进行说明。在进行山区高速公路桥梁的设计中，桥梁上部预制结构常用的跨径有以下几个级别，即16 m、20 m、25 m、30 m、35m、40 m及50 m跨径。桥梁的横截面类型包括空心板、T型梁及小箱梁。当所设计的高速公路桥梁的跨径在16 m及20 m时，多选用空心板，因为空心板预制简单，安装方便；在25 m、30 m及35 m时，通常选用T梁或者预制小箱梁，因为这两种结构形式都是结构合理，工艺成熟，行车舒适；而当桥梁的跨径在40m及50m的级别时，需选用T型梁，因为T梁自重较小，安装时较方便。因为在山区高速公路的桥梁施工时，当上部结构采用空心板及简支小箱梁的结构形式时，会在架设桥梁时出现一片梁的四个支点的调平工作较困难的现象，进而导致支座出现脱空及受力不合理的情况，所以在山区高速公路中桥梁的上部结构的形式，T梁的截面形式较适合。
关于T梁的结构形式，受到山区自然条件的限制，往往山区的高速公路桥梁较少选用跨径为50m的T梁，更常见的是在20 m、25 m、30 m、40 m几个跨径里进行选择。T梁与T梁的横向连接可采取铰接或刚结的形式，当采取铰接的形式时，可通过铰进行剪力的传递，行驶车辆所产生的荷载作用到铰缝部位时，所产生的弯矩靠现浇的混凝土桥面承担，所以应将桥面的厚度适当增厚，防止在铰缝部位的面板在长期荷载作用下形成纵向裂缝。但另一方面，伴随着现浇混凝土桥面板厚度的增加，会引起荷载的变化，为支撑变重后的面板，需要增加T梁的配筋及预应力钢束的设置，综合考虑可知其经济性较差。所以T梁实施刚结来进行横向的连接的工程效果较好。
(2)具体的桥梁设计
在具体
2．3 桥梁下部的构造设计
(1)桥墩设计
对于高度小于40 m的桥墩，其结构形式包括柱式墩及Y型薄壁墩。柱式墩包括圆柱及方柱，其中圆柱在平原地区应用较多，圆柱具有外观质量较好控制的特点，而方柱则具有受力较好的优点，但方柱在山区内施工较困难，在选择桥墩类型时，应综合考虑工程地形特点及上部结构形式的影响。而Y型薄壁墩随着墩身高度的增加，其经济性越来越突出，但墩身较矮时，其施工难度较大，经济性较差。
(2)桩基设计
山区高速的桥梁，墩高大部分均较高，一个桥墩墩柱下桩基的设置通常是双桩或者群桩，桩基用承台连接。
(3)桥墩与路幅的关系
随着我国对高速公路建设的环保工作的重视，越来越多的高速公路选用整体式路基，在高墩长桥施工过程中，减少土方开挖量，选择整体式下构即双幅两柱的建设模式。
3 结语
在山区高速公路的桥梁设计工作中，平面线性的选择、长大纵坡的设置、高墩及长桥的设计是其设计工作的特点，在设计过程中一定要分析工程的实际特点，考虑工程经济性，最终进行各种构造形式的选择，并在保证桥梁结构安全性的前提下，对桥梁工程的附属设施进行合理设计，以保证投入使用后的舒适性。
关键词：山区高速公路；桥梁；设计
1 山区高速公路的特点
1．1 概述由于山区高速公路的建设常受到山区地形及高速公路自身标准的限制，使得山区的高速公路在遇到山体或高岭时，必须设置隧道及高墩桥梁，这便导致山区高速公路中隧道、桥梁所占比例较大，设计较为复杂。
1．2 山区高速公路特点
山区的高速公路路线方案的平、纵面的设计会受到山区复杂地形的影响，使得山区高速公路的平面线形、长大纵坡及高墩桥梁等设计工作较难进行。山区高速公路中的弯、坡、高、长及加陡边坡等设计因素又会存在并互相影响，这在一定程度上又加大了山区高速公路桥梁结构设计的复杂性。
另一方面，山区自身的复杂多变的地理环境及固有的构造物也给山区高速公路及其桥梁的日常养护及维修增加许多的困难，所以我们在进行桥梁设计工作时，还应重视构造物的耐久性。
2 桥梁结构形式的选择
2．1 结构体系(1)预应力及刚构体系的选择
由于预应力混凝土连续曲线桥的桥体内存在弯扭耦合作用，所以与直线桥的变形相比，其变形特点是沿某一变形不动点变形。所以在高速公路的桥梁基常设计为预应力连续结构，以满足对高速公路的整体性、舒适性及耐久性的要求。由于大纵坡桥梁在投入使用后，会受到其上部行驶车辆的制动力的作用，导致高速公路的桥梁的梁体存在向行驶车辆的前进方向滑移的可能性，尤其是在单向行驶的高速公路的长桥中，这个问题更加突出。当曲线与大纵坡存在组合的情形时，梁体发生变形后会出现上下部间的相对错动，当桥梁采用支座进行上下部的联系时，这种错动会导致支座处的受力平衡的破坏，并引起梁体相对下部发生移动，甚至出现脱空的现象，存在较大的安全隐患。为避免出现这种安全隐患，可采取墩梁固结的刚构体系。
(2)采用连续刚构体系
与直线、平桥桥墩相比，曲线、大纵坡桥的桥墩承受较大的横向水平力及附加弯矩，在横向力及附加弯矩的作用下桥墩所发生的变位不仅与上部构造的几何特征有关，还跟桥梁的上、下部间的约束情况有关。当上、下部间的约束较强时，桥墩发生的变位量较小。所以高速公路的桥梁中采用上、下部固结的连续刚构体系，不仅可以消除桥梁上下部错动的可能性，还可加强桥梁体系对下部的约束，保证压弯的稳定性，减少桥墩的变位量。
(3)高墩桥的墩梁固结刚构体系
在高墩桥的设计中，桥墩的变位及稳定性是重要的控制因素，尤其是在曲线及大纵坡的条件下，采用墩梁固结刚构体系可有效提高桥梁结构的整体性，减小结构发生的总体变位量，合理调节桥梁内力分布，消除梁体发生滑移的可能性，并可提高桥梁结构的耐久性及稳定性。另一方面，还可减少针对抵抗扭矩及滑移丽设置支座的工作，进而消除了支座损坏后桥梁结构所出现的不利影响。在南京、无锡等高速公路的桥梁中，均采用了上述的墩梁固结刚构体系。
2．2 上部构造设计
(1)上部构造的设计原则
在山区高速公路的桥梁设计中，由于大跨径桥梁数量毕竟较少，所以本文将重点对标准化、系统化、施工便利及造价合理的预制结构桥梁设计进行说明。在进行山区高速公路桥梁的设计中，桥梁上部预制结构常用的跨径有以下几个级别，即16 m、20 m、25 m、30 m、35m、40 m及50 m跨径。桥梁的横截面类型包括空心板、T型梁及小箱梁。当所设计的高速公路桥梁的跨径在16 m及20 m时，多选用空心板，因为空心板预制简单，安装方便；在25 m、30 m及35 m时，通常选用T梁或者预制小箱梁，因为这两种结构形式都是结构合理，工艺成熟，行车舒适；而当桥梁的跨径在40m及50m的级别时，需选用T型梁，因为T梁自重较小，安装时较方便。因为在山区高速公路的桥梁施工时，当上部结构采用空心板及简支小箱梁的结构形式时，会在架设桥梁时出现一片梁的四个支点的调平工作较困难的现象，进而导致支座出现脱空及受力不合理的情况，所以在山区高速公路中桥梁的上部结构的形式，T梁的截面形式较适合。
关于T梁的结构形式，受到山区自然条件的限制，往往山区的高速公路桥梁较少选用跨径为50m的T梁，更常见的是在20 m、25 m、30 m、40 m几个跨径里进行选择。T梁与T梁的横向连接可采取铰接或刚结的形式，当采取铰接的形式时，可通过铰进行剪力的传递，行驶车辆所产生的荷载作用到铰缝部位时，所产生的弯矩靠现浇的混凝土桥面承担，所以应将桥面的厚度适当增厚，防止在铰缝部位的面板在长期荷载作用下形成纵向裂缝。但另一方面，伴随着现浇混凝土桥面板厚度的增加，会引起荷载的变化，为支撑变重后的面板，需要增加T梁的配筋及预应力钢束的设置，综合考虑可知其经济性较差。所以T梁实施刚结来进行横向的连接的工程效果较好。
(2)具体的桥梁设计
在具体
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对特定一个山区高速公路桥梁进行设计时，其上部构造设计应重视以下两个关系。首先是桥梁跨径与墩高的关系，在考虑桥梁美学原则及工程经济性的基础上，可总结出当跨径与墩高的比例在0．618—1之间时，桥梁工程的设计较合理；还要重视上部构造(板或梁)与平面曲线半径的关系，桥梁跨径及平面的布置受其所处位置的平面曲线半径的影响程度较深，主要是通过内外弧差及中矢高进行影响。为解决由于曲率半径的影响而使得内外梁的梁长差别随半径减小而增大这一问题，可将确定的平面半径作为变化梁长的依据，进行改变梁长设计，或在梁长不变的前提下，对帽梁、封锚端及现浇连续段进行加大、加长处理；而对于中矢高问题，则可根据中矢高的大小，可选择调整护墙内缘使其与固有的平面线性适应，还可选择按照实际曲线进行梁外缘的预制或在进行T梁边梁的预制时增加一段长度的做法。2．3 桥梁下部的构造设计
(1)桥墩设计
对于高度小于40 m的桥墩，其结构形式包括柱式墩及Y型薄壁墩。柱式墩包括圆柱及方柱，其中圆柱在平原地区应用较多，圆柱具有外观质量较好控制的特点，而方柱则具有受力较好的优点，但方柱在山区内施工较困难，在选择桥墩类型时，应综合考虑工程地形特点及上部结构形式的影响。而Y型薄壁墩随着墩身高度的增加，其经济性越来越突出，但墩身较矮时，其施工难度较大，经济性较差。
(2)桩基设计
山区高速的桥梁，墩高大部分均较高，一个桥墩墩柱下桩基的设置通常是双桩或者群桩，桩基用承台连接。
(3)桥墩与路幅的关系
随着我国对高速公路建设的环保工作的重视，越来越多的高速公路选用整体式路基，在高墩长桥施工过程中，减少土方开挖量，选择整体式下构即双幅两柱的建设模式。
3 结语
在山区高速公路的桥梁设计工作中，平面线性的选择、长大纵坡的设置、高墩及长桥的设计是其设计工作的特点，在设计过程中一定要分析工程的实际特点，考虑工程经济性，最终进行各种构造形式的选择，并在保证桥梁结构安全性的前提下，对桥梁工程的附属设施进行合理设计，以保证投入使用后的舒适性。