对桥梁设计理论和方法的探究.docx

对桥梁设计理论和方法的探究 摘要：桥梁的使用已经为我国的交通事业作出了卓越的贡献，加速了我国现代化的发展，更多的桥梁形式正在萌发，为了保证桥梁具有足够的安全性、可靠性、耐久性等要求，本文特对桥梁设计的方法与理论进行了研究。 关键词：桥梁设计 设计理论 设计方法 Abstract: The use of the bridge has been in China for the transportation enterprise made an outstanding contribution, accelerating the development of our countrys modernizatto ensure the safety of the bridge has enough, reliability and durability requirement, the design of the bridge to venter method and theory reseaethod 中图分类号：TU318+.1 文献标识码：A文章编号： 1设计理论 1.1桥梁造型、比例，韵律、色调与、装饰的设计。 优秀的桥梁设计者不但要重视桥梁的品质更重视桥梁的美学价值，因此，桥梁设计师在考虑结构的可靠性和经济要求的同时，须十分注重桥梁美学价值的提高。在设计时可以借助于比例、匀称、平衡以及韵律和层次等方法来实现。也可以突破传统的几何对称布局，因地制宜地采用非对称结构，以使桥型更加美观。另外，还可以对桥孔进行合理布置、上部结构和下部墩台及桥面合理的设置竖曲线等，这样就可以创造出桥梁的整体美。 1.2 重视构件把握整体的设计理念 桥梁的结构系统整体不仅仅是单个基本构件，例如单个梁构件，是无法跨越峡谷甚至海峡的，而是通过多个构件，按照一定的构造规则组成悬索桥或斜拉桥就可以跨越峡谷或者海峡。结构系统的整体功能取决于结构体系、构件单元和环境状况，其中结构体系起决定作用。如对抗正要求高的地方就应该选用抗震性能较好的结构系统，对连续梁等桥型进行结构改进，设计支座单元，以达到减震的目的。 1.3 突出设计的可检性、可修性、可换性、可强性、可控性和可持续性。 随着时代经济的高速发展，人类建造的各种大型工程规模巨大，结构复杂，功能众多。这些工程技术复杂，投资大，严重影响环境，且养护、维修、加固的难度大。因而，只局限与从设计和施工质量这单一层面来保证结构的安全性不够的，根据结构耐久性设计的新设计理念认为，保证桥梁耐久性是桥梁设计、施工、营运和维护各阶段共同作用的结果，必须充分认识到结构在设计寿命期内各个组成部分具有不同的耐久性极限，需要经常维修，甚至加固或者更换，才能保证结构在设计寿命期内的服务功能。 2 设计要点 2.1 重视结构的耐久性 结构耐久性不足所产生的危害往往直接体现为建筑材料的力学与物理性能的退化，例如混凝土开裂、钢筋锈蚀、保护层剥落等。然而，在整个的桥梁设计过程中，设计者往往考虑强度多而对结构耐久性的考虑少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视结构的建造而不重视对结构的维护。但是，结构在整个生命周期最重要的恰好是使用时的性能表现。在打垮桥梁领域，近三十年来，修建了大量的斜拉桥，虽然至今为止出现倒塌或者严重损害的事例很少，但已有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索，这样既影响了使用有增大了经济损失。很多这类问题都与不合理的耐久性设计有关，这也使得人们对桥梁的耐久性问题有了新的认识。大量的事例也说明，除了施工和材料方面对结构耐久性的影响，最主要的决定性因素还是来自于设计及构造上的缺陷。 重视结构的耐久性设计，需注意：桥梁设计时所采用的结构类型、结构构造以及结构布置应尽可能的使其有利于减轻或阻挡环境对结构的侵蚀作用，便于施工并有利于保证施工质量，以便于今后在使用过程中对结构的检查和维修。其次，提高混凝土材料的耐久性，可以采用低水胶比混泥土，尽可能地减少用水量，正确使用矿物掺合料，及明确混凝土耐久性的施工要求。适当提高钢筋的保护层厚度也能有效提高结构的耐久性。另外，需注重防排水和连接缝等构造措施，尽可能地避免水和氯盐等有害物质与混凝土表面接触，防止混凝土在使用过程中遭受干湿交替。再有就是对于环境作用非常重要或极端严重的桥梁和易绣断、失效后果严重的预应力钢绞线或高强拉索等构件，在耐久性设计方面须采取多重防护的对策，多种措施平行起作用，如提高混凝土质量和增大保护层厚度的同时采取阻锈剂或者环氧涂层钢筋。 2.2 重视结构形式的选择 桥梁选型是指选用一种简单的结构力学体系（如梁、拱、索结构）或由两种简单体系组合而成的结构力学体系(如系杆拱，斜拉悬吊结构，斜拉拱桥等)，初步形成满足功能要求、符合结构设计原理(受力合理)的桥梁空间结构形式。桥梁选型是结构设计中最富有创造性的阶段，是桥梁力学和美学得以体现的重要环节。合理的桥型使结构本身不仅能够满足使用功能，而且还能在不做或少做装饰的情况下表现出力感和美感，给人一种精神上的享受。反之，如果桥梁选型不合理，造型不当，桥梁建成后虽然能够满足使用要求，但或许会因为投资过大而造成浪费，或因呆板单调、与环境不协调的外在形象二遭诟病。因此，在进行桥梁设计时，结构的选型就显得尤为重要。 装配式空心板结构适用于16米跨径以下的梁桥和弯、斜梁桥等扭矩较大，以及正负弯矩交替出现和建筑高度受限等构造上有特殊要求的桥型。梁桥单孔跨径超过20米时，需考虑施工、安全、经济等因素对T型、箱型等各种截面形式进行比较，慎用空心板。高速公路多跨桥梁上部宜采用结构连续的形式。小桥涵及通道的桥下净空较低，施工期间没有通行要求，具有搭设支架现浇施工条件时宜采用现浇结构，达到受力的整体性。在地形比较平坦，具有较好的构件运输条件时，同一工程的中小跨径梁桥设计宜采用相同的结构形式，以便集中预制。 2.3 重视桥梁的细部构造设计 “千里之堤，溃于蚁穴”。不论筑堤，还是架桥，一定不能忽视小细节。在桥梁设计过程中，设计者都非常重视结构分析，采用动态分析、静态分析、局部分析、整体分析等多种手段相互校核和补充，设计质量也大大提高，但与此同时，设计中许多细部构造方面的设计也值得我们特别注意。如果对桥梁的细部设计不够重视，将可能会导致一部分桥梁不是因为整体性不足出现问题，而是因为细部构造的设计不到位引起结构局部破坏，这样，很大程度上降低了整个结构的安全性和耐久性。 装配式梁桥应加强横向连接构造设计。空心板梁则应加大绞缝的尺寸，有利于混凝土的浇捣。空心板的顶板厚度设计需满足其作为行车道板的局部受力要求，还需考虑芯模上浮等施工误差，可配置定位钢筋来防止芯模上浮。在其底部应设一定数量的排气通气孔，用以排除梁体的内部积水并保持梁体内外温度的均衡。对于纵横梁组合结构如T梁、小箱梁等应加强横隔梁的设计，用以保证梁的整体工作性能，可以是横隔板加密或加强。水泥混凝土铺装层应采用防水混凝土，其强度不得低于主梁，厚度的确定需考虑梁的预拱度、负弯矩和预应力齿板的厚度等因素，不宜太薄，需满足设双层钢筋网的要求。加强桥面防排水设计，对于有负弯矩的桥梁和重要结构的桥梁需在沥青铺装层下设置桥面防水层，防水层的设置要满足防水、荷载作用、层间粘结、温度效应和便于施工等要求，防止因其设置不当而引发的各种危害。桥梁的建造应该考虑到日后的养护和检修，在重要构件上，预留一定的空间和辅助构件以便养护，盖梁顶处应留出安置千斤顶的空间，方便更换支座。 2.4 重视桥梁的超载问题 桥梁结构所承受的荷载主要是车辆荷载和风荷载，都是动荷载，这些动荷载会在结构的内部产生循环变化的应力，不仅会引起结构的震动，还会产生结构的积累疲劳损伤。然而超载会使产生的应力大幅度增加，损伤加剧，甚至还会出现结构破坏的事故。另一方面，由于超载造成的桥梁的内部损伤无法恢复，是的桥梁在正常荷载作用下的工作状态发生变化，严重影响桥梁的安全性和耐久性能。 3 结束语 桥梁结构的安全性和耐久性一直是业内关注的焦点，解决当前因结构安全性、耐久性不足引发的问题已迫在眉睫，要积极借鉴先进的的成功的经验和方法，不仅要加强施工质量的管理，而要从结构的设计理论和结构体系和构造的设计方法等方面做好结构的耐久性设计，同时，还需充分考虑外部因素如超载对整个桥梁结构的影响。 参考文献 郝秀峰. 分析我国高速公路桥梁设