橋梁設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

陳新星

摘 要：橋梁的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)工程的工期、質(zhì)量、造價(jià)以及使用的影響非常大。本文結(jié)合實(shí)際，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)中的原則、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)；應(yīng)用分析

目前，橋梁設(shè)計(jì)已成為我國(guó)橋梁建設(shè)中最重要的一部分，可以這樣說橋梁的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)工程的工期、質(zhì)量、造價(jià)以及使用影響非常大。經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷變化發(fā)展，也促使橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，不僅僅局限于原始的設(shè)計(jì)，橋梁結(jié)構(gòu)體系的布局和設(shè)計(jì)等方面也要隨環(huán)境不同、使用條件不同、設(shè)計(jì)對(duì)象不同進(jìn)行調(diào)整。所以，合理的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除必須滿足橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的基木要求外，還要求橋梁設(shè)計(jì)人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)、豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和正確的實(shí)踐判斷能力以及科學(xué)技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

1 橋梁設(shè)計(jì)的原則

我們知道，近年來各地出現(xiàn)橋梁坍塌的事件屢見不鮮，成為人們普遍關(guān)注的話題。究其原因，與橋梁設(shè)計(jì)的安全性、耐久性等相關(guān)問題是分不開的。因此，橋梁工程建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)原則占有重要的位置。

1.1 方案安全原則

首先要遵循的是橋梁的安全性原則。在設(shè)計(jì)中，安全性原則要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案的合理、施工材料質(zhì)量過關(guān)、監(jiān)督管理要嚴(yán)格，這些是橋梁設(shè)計(jì)自身的安全。另外，要從施工人員的安全考慮，現(xiàn)在橋梁的施工環(huán)境惡劣，這時(shí)就要考慮施工人員的人身安全。

1.2 技術(shù)安全原則

橋梁的設(shè)計(jì)技術(shù)安全原則現(xiàn)在遵循的是一級(jí)。比如，設(shè)計(jì)運(yùn)行的行車速度為120km/h；抗擊地震的烈度為VII度，采用VIII度的設(shè)防措施；橋面的最大縱坡為1.4%；抗擊洪水頻率為1/100a；橋面總的寬度以及橋面的組成是0.5m的護(hù)欄+19.5m的行車道+0.5m的護(hù)欄+1m的間隔帶+0.5m的護(hù)欄+19.5m的行車道+0.5m的護(hù)欄，橋面的總寬度為42m。

1.3 技術(shù)創(chuàng)新原則

隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，一些技術(shù)也要隨之創(chuàng)新變化，可以采用信息化、數(shù)字化施工技術(shù)。這些技術(shù)的特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、精度高、圖形屬性信息豐富、方便圖形編輯等，這些都是現(xiàn)代橋梁技術(shù)施工的發(fā)展方向。

1.4 生態(tài)環(huán)保原則

現(xiàn)在橋梁的架設(shè)施工遍布每個(gè)角落。在建設(shè)過程中不乏占用土地、破壞植被以及水土流失等情況，甚至對(duì)沿途的自然和文物景觀都會(huì)造成影響和破壞，所以要把握好橋梁周邊的視覺環(huán)境、建設(shè)環(huán)境和生態(tài)的平衡，大力發(fā)展公路橋梁的綠化，滿足美感需求、舒適度需求等。

2 橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是注重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)化，樹立良好的設(shè)計(jì)理念及管理觀念，只有這樣才能在實(shí)際設(shè)計(jì)中有利于橋梁設(shè)計(jì)的發(fā)展。

2.1 主梁的要點(diǎn)設(shè)計(jì)

主梁結(jié)構(gòu)作為橋梁整個(gè)上部結(jié)構(gòu)的最主要承受力構(gòu)件，其設(shè)計(jì)型式主要是T形和箱型兩種。在設(shè)計(jì)時(shí)，如果采用箱型結(jié)構(gòu)主梁，就需要對(duì)結(jié)構(gòu)的間距和片數(shù)有一定的要求，主梁間距和片數(shù)相互制約，主梁的高度和細(xì)部尺寸需要根據(jù)相關(guān)的荷載計(jì)算確定。如果主梁對(duì)稱布置，梁身所受荷載同樣對(duì)稱分布，這時(shí)就需要用杠桿法進(jìn)行計(jì)算。

2.2 橋臺(tái)的要點(diǎn)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)橋臺(tái)時(shí)，要本著削弱小橋臺(tái)處的荷載力又能在橋臺(tái)處留下足夠的空間。而鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)，臺(tái)身可被掩藏在橋梁護(hù)坡內(nèi)部，所以橋梁護(hù)坡要檢測(cè)強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。

2.3 橋墩型式的要點(diǎn)設(shè)計(jì)

在具體的設(shè)計(jì)中要注意對(duì)橋墩結(jié)構(gòu)型式的選擇，如在巖溶性地帶和樁基礎(chǔ)施工難度大的地段，應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)樁基，最好單樁設(shè)計(jì)。如果是擬建施工現(xiàn)場(chǎng)位于河谷或受滾石威脅時(shí)，就應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)增強(qiáng)橋墩結(jié)構(gòu)的整體抗撞擊能力，也可以采用單樁設(shè)計(jì)。

2.4 橋梁縱斷面的要點(diǎn)設(shè)計(jì)

所謂橋梁道路縱斷面，就是沿著道路中線豎直剖開然后展開的位置。如果把道路的縱斷面圖與平面圖結(jié)合起來，就能完整地表達(dá)出道路的空間位置。 為了便于行車還設(shè)有豎曲線，豎曲線是設(shè)置在縱斷面上的兩個(gè)坡段的轉(zhuǎn)折處起緩和作用的一段曲線，在使用的范圍上兩者基本上沒有什么差別。

2.5 橋梁橫斷面的要點(diǎn)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)橋梁橫斷面時(shí)，各部分的尺寸以及組成應(yīng)該根據(jù)地形條件、設(shè)計(jì)車速、交通組成、設(shè)計(jì)交通量等因素確定，同時(shí)應(yīng)符合公路建設(shè)的基本原則和現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的具體要求，還要兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)的需要，盡可能與之相配合，不得任意減、并農(nóng)田排灌溝渠。沿河線的橫斷面設(shè)計(jì)，應(yīng)注意路基不被洪水淹沒或沖毀。在確保必要的通行能力以及交通安全與通暢前提下，盡可能地做到投資少、用地省，這樣就可以使道路發(fā)揮出最大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.6 附屬構(gòu)件的要點(diǎn)設(shè)計(jì)

在做好橋梁縱斷面、橫斷面的要點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，還要做好附屬構(gòu)件的要點(diǎn)設(shè)計(jì)。比如，護(hù)欄的設(shè)計(jì)應(yīng)該采用鋼筋混凝土防撞式的護(hù)欄，而護(hù)欄應(yīng)該按照路線的實(shí)際線型放樣進(jìn)行設(shè)置；橋頭搭板，應(yīng)該按照項(xiàng)目統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)定，墩臺(tái)應(yīng)該設(shè)置橫橋向擋塊，橋臺(tái)應(yīng)該增設(shè)縱向防落梁擋塊，連續(xù)墩的支座之間增設(shè)防震錨栓；橋面的排水在橋梁的橋面比較低的一側(cè)護(hù)攔內(nèi)側(cè)設(shè)置泄水管。

除了以上幾點(diǎn)外，還要做好橋梁共振效應(yīng)的要點(diǎn)設(shè)計(jì)。為了減輕橋梁共振、增加使用年限，一般會(huì)在橋梁中增加減震器，其作用是干擾共振波。在橋梁共振設(shè)計(jì)時(shí)，橋梁可以采用實(shí)心道路，這樣共振波可以傳遍整個(gè)橋長(zhǎng)。

3 橋梁設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步也被較多地用于橋梁的設(shè)計(jì)中。在設(shè)計(jì)中可以使用交互式訂制方法進(jìn)行縱、平面設(shè)計(jì)和繪圖，也可以用橋梁通設(shè)計(jì)制圖軟件進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)、制圖，還可以采用其他新技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)上建立的虛擬物體模擬。隨著需求的不斷增加，在橋梁設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)技術(shù)會(huì)被越來越多地應(yīng)用。

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（作者單位：蘇交科集團(tuán)股份有限公司）