橋梁設計要點分析

文/刁進東 大連市市政設計研究院有限責任公司 遼寧大連 116000

1、綜述

橋梁設計應綜合考慮安全可靠、經濟合理、技術先進以及環保美觀等問題，是一項綜合性的工作。本文就橋梁設計中的一些要點進行了詳細的分析，以更好地掌握橋梁設計的要點。

2、橋梁設計的基本原則

2.1 環保基本原則

橋梁設計必須考慮環境保護和可持續發展的要求，包括生態、水、空氣、噪聲等各方面，應從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、施工方法、施工組織設計等多方面全面考慮環境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環境監測保護體系，將不利影響減至最小。

2.2 經濟基本原則

橋梁設計應體現經濟上的合理性。一切設計必須經過詳細周密的技術經濟比較。使橋梁的總造價和材料等消耗為最小；選用的橋梁結構形式要便于制造和架設，應盡量采用先進工藝技術和施工機械，以減少勞動強度。加快施工進度，保證工程質量和施工安全；采用的建筑材料應因地制宜，就地取材，并具有良好的耐久性，盡可能降低日后營運養護費用，取得最佳經濟效果。

2.3 安全基本原則

保證整個橋梁結構及其各個構件在制造、運輸、安裝和使用過程中具有足夠的強度、剛度、穩定性和耐久性。橋梁結構的強度應使全部構件及其連接構造的材料抗力或承載能力具有足夠的安全儲備。對于剛度的要求，應使橋梁在荷載作用下的變形不超過規范規定的容許值，以免撓度過大而影響行駛、危及橋梁結構的安全。結構的穩定性，是要使橋梁結構在各種外力作用下，具有能保持原來的形狀和位置的能力。結構的耐久性，是要使橋梁結構在正常的使用年限內不過早地發生破壞而影響正常使用，例如橋梁裂縫寬度不超過規范規定的容許值等。

2.4 美觀基本原則

橋梁建筑不僅是交通工程中的重點建筑物，而且也是美化環境的點綴品。一座橋梁應具有優美的外形，既能達到橋梁自身和諧，又能與周圍環境協調。對城市橋梁和游覽地區的橋梁，更要考慮橋梁美學的要求。設計者應結合自然環境精心比選方案、精心設計、精心施工，以期在增加投資不多的條件下，取得橋梁美觀的效果。

3、橋梁縱、橫斷面設計及平面布置

3.1 橋梁縱斷面設計

橋梁縱斷面設計主要確定橋梁的總跨徑、橋梁的分孔、橋面標高與橋下凈空，橋上與橋頭的縱坡布置以及基礎的埋置深度等。

橋梁總跨徑的確定。跨河橋橋梁總跨徑一般根據水文計算，并結合橋位地形、斷面形態、河床地質、橋頭引道填土高度等綜合分析確定。由于橋梁墩臺和橋頭路堤壓縮了河床，使橋下過水斷面減少，流速加大，引起河床沖刷，要求橋梁總跨徑必須保證橋下有足夠的排洪面積，使河床不致遭受過大的沖刷。另一方面，為了使總跨徑不致過大而增加橋梁的總長度，以節省總投資。又允許有一定的沖刷。因此，橋梁的總跨徑應根據具體情況經過全面分析加以確定。例如，對于非堅硬巖層上修筑的淺基礎橋梁，總跨徑應該大一些，以避免路堤壓縮河床，造成較大沖刷；對于深埋基礎，一般允許較大的沖刷，總跨徑就可適當減小。

橋梁的分孔。橋梁總跨徑確定以后，還需進行分孔布置。對于一座較大的橋梁，應當分幾孔，每孔的跨徑應當多大，通航孔如何布置。這些問題要根據通航要求、水文情況、地形與地質條件、施工技術以及美觀等具體情況。通過技術經濟等方面綜合分析后加以確定。

對于通航河流，首先要確定通航孔跨徑以滿足通航要求。當通航凈寬大于按經濟造價所確定的跨徑時，一般將通航孔的跨徑按通航凈寬來確定，其余的橋孔跨徑則選用經濟跨徑。但對于變遷性河流，鑒于航道位置可能發生變化，則需多設幾個通航孔;在平原地區的寬闊河流上修建多孔橋時，通常在主槽部分按需要布置跨徑較大的通航孔，而在兩旁淺灘部分則按經濟跨徑進行分孔。

橋梁分孔是一個非常復雜的問題，各孔跨徑的確定需要綜合考慮各種因家。通常標準設計或新建橋涵，當跨徑在100m以下時，宜采用標準跨徑。為了避開不利的地質段(如巖石破碎帶、裂隙、溶洞等)，可將橋基位置移開，也可適當加大跨徑。在有些體系中，為了結構受力合理和用材經濟，分孔布置時要考慮合理的跨徑比例。在山區歡在水深流急的江河上建橋時，往往采用大跨徑橋梁跨越深谷，以便減少中間橋墩。從戰備要求出發，需要將全橋各孔的跨徑做成一樣，并且跨徑不能太大，以便于搶修和互換。各孔跨徑的選擇還與施工能力有關，有時選用較大跨徑雖然在技術.上和經濟上是合理的，但由于缺乏足夠的施工技術機械設備，也不得不將跨徑減小。除此之外，橋梁的分孔既要自身和諧又要與自然環境協調，在整體規劃橋梁分孔時還必須重視美觀上的要求。

橋面標高與橋下凈空的確定。橋面的標高主要根據橋梁所在路線縱斷面設計中的規定，按照計算水位或最高流冰水位加安全高度、橋下通航(或通車)凈空、兩岸接線標高需要來確定。無鉸拱橋的拱腳允許被設計洪水俺沒，但不宜超過拱圈高度的2/3、且拱頂底面至計算水位的凈高不得小于1.0m。當河流有形成流冰阻塞的危險或有漂浮物通過時，應按實際調查的數據。在計算水位的基礎上，結合當地具體情況酌留一定富余量，作為確定橋下凈空的依據。對于有淤積的河流，橋下凈空應適當增加。

綜上所述，近幾年來，隨著經濟的發展和國家的財政的而支持，我國的橋梁基礎設施建設在逐漸的加大投入，橋梁工程的發展和規模也令世界矚目。許多橋梁設計表面上大都達到了設計規范強度指標，也逐步實現了人們所關心的適用、經濟、安全、美觀等要求，但實際使用過程中在橋梁的設計和改進中就不同程度地出現了影響橋梁結構安全問題，制約著著國民經濟的發展和人民的生命財產安全。

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