公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計要點闡釋

陳飛 劉智

摘? 要：我國不斷地發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，也在一定程度上革新了建筑施工技術(shù)，可以完善各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的橋梁設(shè)計。公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計要點關(guān)系到后期的施工，提出有效的設(shè)計方案，才可以保證公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計水平，順利落實公路橋梁中大跨度橋梁施工。該文主要闡述了公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計要點，提高公路橋梁質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;中大跨度;橋梁;設(shè)計要點

中圖分類號：U442? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

我國不斷發(fā)展社會經(jīng)濟，擴展了我國橋梁建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模，這也進一步發(fā)展了橋梁施工技術(shù)，提升了橋梁設(shè)計水平，有利于進一步緩解公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計問題。但是我國橋梁建設(shè)工程不斷增加，要想進一步發(fā)展大跨度橋梁，需要提升橋梁建設(shè)的穩(wěn)定性和持久性，這對于橋梁設(shè)計工作提出了更高的要求，需要進一步完善橋梁設(shè)計工作，全面優(yōu)化其內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)，保證大跨度橋梁的安全性和穩(wěn)定性。

1 公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計要點

1.1 大跨度斜拉橋的設(shè)計要點

對比其他橋梁結(jié)構(gòu)，大跨度斜拉橋具有較大的跨度，同時具有較高的穩(wěn)定性和承載力，這些優(yōu)勢突破了傳統(tǒng)橋梁跨越能力不足的問題。大跨度斜拉橋主要包括主梁、斜拉索以及索塔3個部分，設(shè)計人員在設(shè)計大跨度斜拉橋的時候，自由組合各個部分，設(shè)計出多種結(jié)構(gòu)體系的橋梁。但是在設(shè)計過程中需要設(shè)計橋梁索面，以橋梁最大承受能力為基礎(chǔ)設(shè)計單索面、雙索面、斜索面等。因為斜拉橋具有自錨特點，在峽谷和河流地區(qū)施工，無需設(shè)置橋梁錨碇，設(shè)計大跨徑斜拉橋的跨徑范圍通常處于200 m～800 m。

1.2 大跨度懸索橋的設(shè)計要點

我國很多內(nèi)陸地區(qū)具有較多的丘陵，在建設(shè)山區(qū)公路的時候，需要利用大跨度橋梁聯(lián)通山區(qū)的公路。大跨度橋梁通常都會選擇大跨度索橋類型，大跨度懸索橋包括塔柱和主纜以及錨碇等結(jié)構(gòu)。因為山區(qū)具有較大的跨徑，如果環(huán)境高度比較高，適合利用懸索橋結(jié)構(gòu)。設(shè)計懸索橋的時候，需要將2個塔柱設(shè)置在橋梁兩端，塔架是橋身的主要支撐，塔架材料為鋼筋混凝土材料，這樣可以提升塔柱的承載能力，連接塔柱和懸索，在橋梁兩端固定懸索，這樣可以劃分整個懸索橋為3個部分，主要包括中跨和兩邊跨，需要根據(jù)錨固位置和工程成本設(shè)置邊跨長度。設(shè)計人員可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整跨比，根據(jù)塔柱高度作為參考調(diào)整實際比例。

1.3 拱橋設(shè)計要點

我國使用時間最長的橋梁的拱橋，象我國著名的趙州橋和盧溝橋都是拱橋類型。原來因為建筑條件受到限制，通常都選擇石拱橋類型。當(dāng)前設(shè)計技術(shù)不斷發(fā)展，增加了拱橋的現(xiàn)代元素，同時也豐富了拱橋的建筑材料，可以選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁，也可以結(jié)合鋼筋混凝土和傳統(tǒng)石拱。當(dāng)前拱橋結(jié)構(gòu)廣泛利用鋼管混凝土和鋼筋混凝土。拱橋施工比較短，工期也比較短，同時拱橋承載力較高，具有很強的實用性和競爭性，因此我國山區(qū)大跨度橋梁設(shè)計當(dāng)中廣泛利用拱橋類型。

在跨徑較小的橋梁施工當(dāng)中拱橋結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢，象V形峽谷就適用于拱橋結(jié)構(gòu)。拱橋主要材料為鋼筋混凝土，拱肋包括實體拱肋和桁式拱肋。利用實體拱肋，需要以橋梁跨徑為基礎(chǔ)選擇單管形式或者多管形式，其中單管形式抗彎性能比較差，如果拱橋橋梁跨徑在80 m范圍內(nèi)，可以利用單管形式拱肋;多管桁式拱肋加入了小直徑的鋼管，可以使拱肋抗彎能力由此提升，如果拱橋跨徑在100 m以上可以利用多管桁式拱肋。

2 公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計優(yōu)化

2.1 優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先，需要優(yōu)化加勁梁的橫截面，全面強化鋼梁和疊合梁以及混合梁，我國很多公路橋梁中大跨度橋梁都選擇鋼梁材料完成主跨梁建設(shè)，很少利用混凝土和鋼梁;其次優(yōu)化斜拉索和主纜索力，因為我國公路橋梁中大跨度橋梁普遍利用斜拉橋類型，大跨度橋梁索纜支撐力比較低，在外界因素的影響下，使拉索受到嚴重的影響，拉索可能會出現(xiàn)震動問題。如果發(fā)生了自然災(zāi)害，主梁和拉索可能會出現(xiàn)震動問題;最后需要優(yōu)化橋墩和橋梁基礎(chǔ)，保證橋梁的穩(wěn)定性，橋墩和橋梁的穩(wěn)定性和耐久性關(guān)系非常密切，直接影響到橋梁上部結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計人在設(shè)計橋梁之后，需要全面考慮橋梁自身的運行情況，進一步優(yōu)化大跨度橋梁設(shè)計工作。

2.2 整體優(yōu)化

大跨度橋梁具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，設(shè)計過程中需要考慮各種變量，大部分結(jié)構(gòu)具有高次超靜定的特征，因此在設(shè)計的時候，不利于設(shè)計人員掌握各種相關(guān)信息，增加了整體設(shè)計橋梁的阻礙。為了總體優(yōu)化橋梁，在實際過程中需要利用局部優(yōu)化的措施，進而保證整體優(yōu)化的目的。對于橋梁質(zhì)量進行評判的時候，需要從整體出發(fā)，綜合橋梁使用效果和運作情況，整體優(yōu)化大跨度橋梁，需要優(yōu)化橋梁造價和動力性能以及施工工藝等，改善橋梁局部性能，保證大跨度橋梁整體優(yōu)化效果。

2.3 優(yōu)化橋梁上部結(jié)構(gòu)

設(shè)計大跨度橋梁上部結(jié)構(gòu)形式的過程中，需要結(jié)合橋梁使用情況和特點，全面了解整個橋梁的承載力以及施工工藝等各方面的經(jīng)濟性。針對空心板橋梁，板梁結(jié)構(gòu)較矮，施工工藝成熟，簡單。箱梁承載能力較大、剛度大，而T梁承載能力較小、剛度小，施工工藝都已成熟。現(xiàn)澆梁整體性能較好，且跨越能力大。如果曲線橋梁跨徑比較小，可以設(shè)計以直代曲的方式，根據(jù)翼板寬度，科學(xué)地調(diào)整整個橋梁的線性，將橋梁彎曲的作用充分發(fā)揮出來。

2.4 優(yōu)化墩臺塔吊結(jié)構(gòu)

在設(shè)計橋梁墩臺塔吊的時候，經(jīng)常利用翻模施工技術(shù)，在平臺上固定模板支架，利用塔吊對于模板實施運送和拆卸，最后安裝和測量上層模板。為了使墩臺塔吊結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，需要控制施工平臺間距。因為墩臺塔吊都是直線運動的，為了使施工過程不斷簡化，需要使大跨度橋梁整體質(zhì)量得到提升，應(yīng)該保證墩臺塔吊始終位于直角坐標系當(dāng)中。

2.5 優(yōu)化設(shè)計可靠性大跨度橋梁結(jié)構(gòu)

優(yōu)化大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，需要利用容許應(yīng)力設(shè)計法完成結(jié)構(gòu)設(shè)計。當(dāng)前我國不斷發(fā)展現(xiàn)代設(shè)計理論，開始利用概率法和半概率設(shè)計法以及全概率設(shè)計法等，優(yōu)化設(shè)計可靠性的橋梁結(jié)構(gòu)。利用可靠度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，需要利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實效概率進一步優(yōu)化設(shè)計的方法，根據(jù)元件可靠度和失效模式的可靠度，使設(shè)計方法更加完善。

利用可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論，可以描述橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中各種不確定的因素，利用定量分析確定安全性指標和競技性指標，進一步協(xié)調(diào)橋梁安全性和建設(shè)經(jīng)濟性需求，優(yōu)化大跨度橋梁設(shè)計，需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)本身來達到其價值，這是傳統(tǒng)設(shè)計方法無法實現(xiàn)的。在設(shè)計大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的時候，要想提高橋梁實用性，需要根據(jù)實際情況建立優(yōu)化模型，通過分析提升優(yōu)化結(jié)構(gòu)的合理性。

大跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計需要根據(jù)實際情況確定最優(yōu)算法，保證大跨度橋梁設(shè)計效果。當(dāng)前可以利用的優(yōu)化算法有上百種，并且還在不斷增加各種種類，以算法類型為基礎(chǔ)，在大跨度橋梁優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中可以利用數(shù)學(xué)規(guī)劃法和最優(yōu)準則法以及仿生學(xué)法等。

3 結(jié)語

我國不斷提高運輸行業(yè)的發(fā)展速度，也進一步發(fā)展了大跨度橋梁行業(yè)，在設(shè)計大跨度橋梁的過程中，需要滿足大跨度橋梁設(shè)計各種需求，這就需要優(yōu)化大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，促進大跨度橋梁設(shè)計工作持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻

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