公路橋梁中大跨度橋梁設計探討

汪 健

（中鐵上海設計院集團合肥有限公司，安徽 合肥 230000）

經濟的發展，帶動了橋梁建設的規模與數量，也使相關施工技術獲得了進一步發展，有力改善其設計水平。隨著橋梁建設工程的增加，為了提升其持久性與穩定性，相關人員應改進橋梁設計，并將其內部結構全面優化，從而提高大跨度橋梁設計的安全性。

1 公路橋梁中大跨度橋梁設計要點

1.1 斜拉橋設計方案

大跨度斜拉橋相較于其他橋梁，其結構跨度較大，且承載力與穩定性也較高，該優勢改進了過去橋梁的跨度問題。通常來講，大跨度斜拉橋由三部分構成，如索塔、斜拉索與主梁，工作人員在對大跨度斜拉橋的設計過程中，可將各個部分自由組合，其橋梁的結構體系也為多種多樣。在實際設計時，應首要設計出橋梁索面，并利用橋梁承受力設計出斜索面、雙索面與單索面等。基于斜拉橋的自錨性，若選擇在河流或峽谷地區進行施工，其橋梁錨碇無需設置，該斜拉橋的跨度范圍一般在200-800m間。

1.2 懸索橋設計方案

由于我國內陸地區丘陵較多，在開展山區公路建設的過程中，聯通山區公路通常會選擇大跨度橋梁。而在設計大跨度橋梁時，則會選用懸索橋設計方案，此類型橋梁包含錨碇、主纜與塔柱。山區路徑較大，若環境高度較適宜，相關人員可采用懸索橋結構開展施工。具體來說，在設計懸索橋時，其橋梁兩端應設置2個塔柱，由于塔架支撐作用較為重要，其材料需選用鋼筋混凝土，該材料可有效改善塔柱承載力。通過連接懸索與塔柱，基于兩邊跨與中跨，可將此類橋梁建筑有機的分為三部分。而橋梁的邊跨長度則應依照工程成本與錨固位置而定，設計人員可合理調整跨度比，其實際比例可參照懸索橋具體的塔柱高度［1］。

2 公路橋梁中大跨度橋梁的優化設計

2.1 改善橋梁結構

一方面，相關人員應改善橋梁結構的橫截面，對混合梁、疊合梁與鋼梁進行全面強化，當前我國多數主跨梁建設都選擇鋼梁，而混合梁與疊合梁則較少使用。與此同時，主纜索力與斜拉索也需加強優化，公路中的大跨度橋梁使用斜拉橋較為普遍，由于部分索纜的支撐力不高，若受外界影響，其拉索會產生較嚴重的震動問題；而自然災害也會引發拉索與主梁的震動。另一方面，對橋梁基礎與橋墩也要適時優化，進而有力保障相關橋梁的穩定。基于橋梁與橋墩穩定性的重要，在設計的過程中，應充分考慮該橋梁的上部結構，在完成橋梁設計后，針對其運行情況需做出全面考量，在查找出問題的同時，進一步加強大跨度橋梁設計的優化工作。

2.2 改進設計方案

首先，設計人員需對大跨度橋梁的結構進行徹底優化，在設計橋梁結構時可選用容許應力法。隨著我國設計理論的不斷發展，設計方法多種多樣，如全概率設計法、半概率設計法與概率法等，進而使得橋梁設計更為可靠。工作人員在采用可靠度設計法時，可根據建筑材料的失效模式與可靠度進行設計，從而完善相關設計方法。其次，針對結構可靠性式的優化理論，可將橋梁結構內部中的多種不確定因素描述出來，確定競技性與安全性指標，使相關橋梁結構既滿足工程建設需求，又提升了橋梁的安全性，使橋梁結構實現其自身價值。最后，為了使橋梁設計獲得最優算法，在開展設計的過程中，除了要依照具體情況，還要采用科學、合理的優化算法。基于優化算法種類較多，優化設計大跨度橋梁結構時，通常可選用仿生學法、最優準則法和數學規劃法等［2］。 例如，某公路勘測院在改進橋梁結構設計方案時，設計人員為了徹底優化其橋梁結構，采用多種設計方案，如半概率設計法與全概率設計法等，增強橋梁結構的可靠性，同時，在算法上，其采用最優準則法與仿生學法，使橋梁結構在設計方面獲得最優算法，提升了橋梁結構的穩定性與安全性。

2.3 完善墩臺塔吊結構

工作人員在設計墩臺塔吊時，應采用翻模技術，在某個平臺上將模板支架固定，通過塔吊實現模板的拆卸與運送，進而科學測量并安裝上層模板。為了進一步改善墩臺塔吊結構，對施工平臺間的距離要合理控制。由于墩臺塔吊大多屬直線運動，在保障橋梁整體質量的同時，可適當簡化施工工程，并將塔吊墩臺時刻放置在直角坐標系中。

2.4 加強橋梁上部結構

其一，在設計橋梁上部結構的進程中，工作人員需依照橋梁的實際特點與使用情況進行全面優化，針對橋梁施工工藝與橋梁承載力的經濟性進行全面了解。若橋梁上部結構含有空心板，該結構的施工工藝較為簡單與成熟，但其結構較矮。此類型的箱梁剛度大，且承載力強，而與之對應的T梁的剛度較小，其承載力也不強。

其二，基于大跨度橋梁的復雜性，設計時應充分考慮每種變量，部分橋梁結構的特征為高次超靜定，工作人員在設計的過程中很難掌握相關信息，因此，為整體橋梁設計增添了難度。為了更好的優化總體橋梁，工作人員可實行局部優化，進而保障橋梁結構的整體性。在評判橋梁質量時，管理人員需從橋梁結構的整體出發，對其運作情況與使用效果進行綜合評價。

3 結語

綜上所述，我國運輸行業發展速度的加快，使橋梁行業獲得進一步發展，對于大跨度橋梁的設計，相關人員應在滿足多種需求的基礎上，不斷優化大跨度橋梁的整體結構，使其變得愈發穩固與安全，從而使我國的橋梁設計工作變成可持續發展。