關(guān)于公路橋梁設(shè)計技術(shù)的探討

摘要：在公路橋梁建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜的同時，工程安全問題已逐漸成為了人們普遍關(guān)注的話題。本文就公路橋梁設(shè)計的問題進(jìn)行簡要分析。結(jié)合項(xiàng)目起點(diǎn)位于G109線K1611+400處，途經(jīng)沙河、聶家窯埡口、新村、大左落溝，終點(diǎn)位于水川鎮(zhèn)樺皮川村，其中的公路橋梁的設(shè)計問題為展開，探討公路橋梁的設(shè)計有關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;設(shè)計;問題

1.公路橋梁項(xiàng)目設(shè)計概述

本項(xiàng)目工程全線共設(shè)置中橋2座，具體橋位、橋型及相關(guān)設(shè)計情況如下：

1.1K2+557沙河橋路線在K2+557處跨越沙河，河流流向近東西向，河床寬度為35～50m，河溝兩岸及溝底出露地層均為白堊系砂巖，河流沖刷深度為4.5～8.6m，河床砂巖外露。根據(jù)沙河水質(zhì)分析報告，該處地表水為Ⅰ類環(huán)境，判定該地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具微腐蝕性;地下水為Ⅱ類環(huán)境，判定該地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。擬建3-25m箱梁，橋?qū)挒?5m（凈14+2×0.5m），夾角為30度，上部構(gòu)造為預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁，橋梁下部構(gòu)造為三柱式橋墩、肋板式橋臺，均采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ);設(shè)計洪水頻率Q1%=300m3。本橋跨越沙河。

1.2K3+351水泉子溝橋路線在K3+351處跨越水泉子溝，河流流向近東西向，河床及河漫灘寬度為140～160m，河溝兩岸出露地層為白堊系砂巖，河床中表層為第四系全新統(tǒng)沖積礫砂層，局部上覆人工改造的種植土，中部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，下部為白堊系泥巖、砂巖及砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖的互層。根據(jù)水泉子溝處水質(zhì)分析報告，該處地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性;地下水為Ⅰ類環(huán)境，判定該地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性。擬建1-20m板梁，橋?qū)挒?5m（凈14+2×0.5m），夾角為30度，上部構(gòu)造為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，橋梁下部構(gòu)造為U型橋臺，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。本橋跨越水泉子溝（排污溝）。

2.橋梁結(jié)構(gòu)分析計算及計算參數(shù)的選取

2.1箱形連續(xù)梁計算

（1）上部結(jié)構(gòu)通用圖結(jié)構(gòu)體系為先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)，按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計采用不同的軟件進(jìn)行分析;荷載橫向分配系數(shù)采用剛性橫梁法、剛接板（梁）法和梁格法三種計算方法進(jìn)行對比分析。

（3）設(shè)計參數(shù)

1）混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3，彈性模量為Ec=3.45×MPa;2）瀝青混凝土：重力密度γ=24.0kN/m3;3）預(yù)應(yīng)力鋼筋：彈性模量Ep=1.95×105MPa，松馳率ρ=0.035，松馳系數(shù)ζ=0.3;4）錨具：錨具變形、鋼筋回縮取6mm（一端）;5）管道摩擦系數(shù)：μ=0.25;6）管道偏差系數(shù)：κ=0.0015;7）支座不均勻沉降：Δ=5mm;8）豎向梯度溫度效應(yīng)：考慮瀝青鋪裝層和橋面現(xiàn)澆層對梯度溫度的影響，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定取值;9）年平均相對濕度：55%。

（4）橋面板按單向板和懸臂板進(jìn)行計算。

（5）一片梁梁端支點(diǎn)最大反力（汽車荷載考慮沖擊系數(shù)）見下表所示：

一片梁梁端支點(diǎn)最大反力單位：KN

項(xiàng)目

恒載（kN）

恒+汽（kN）

邊梁反力

邊支點(diǎn)

503

823

中支點(diǎn)

1121

1566

中梁反力

邊支點(diǎn)

499

772

中支點(diǎn)

1114

1494

2.2空心板梁計算

（1）本通用圖的結(jié)構(gòu)體系為簡支結(jié)構(gòu)，按部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計。

（2）設(shè)計計算采用平面桿系結(jié)構(gòu)計算軟件計算，橋面現(xiàn)澆層參與結(jié)構(gòu)受力，荷載橫向分配系數(shù)按鉸接板法計算，并采用空間結(jié)構(gòu)計算軟件校核。

（3）設(shè)計參數(shù)

1）混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3，彈性模量為E=3.45×MPa;2）瀝青混凝土：重力密度γ=24.0kN/m3;3）預(yù)應(yīng)力鋼筋：彈性模量Ep=1.95×105MPa，松馳率ρ=0.035，松馳系數(shù)ξ=0.3;4）錨具：錨具變形、鋼筋回縮按6mm（一端）計算，金屬波紋管摩阻系數(shù)μ=0.25，偏差系數(shù)κ=0.0015;5）豎向梯度溫度效應(yīng)：按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）規(guī)定取值。

3.提高公路橋梁設(shè)計技術(shù)措施

在選擇公路橋梁設(shè)計方案之后，就要對設(shè)計方案的關(guān)鍵問題進(jìn)行具體分析，其主要內(nèi)容包括兩方面，一是公路橋梁的質(zhì)量，即公路橋梁的安全性和耐久性;另一方面是公路橋梁的美觀性。

3.1加強(qiáng)公路橋梁設(shè)計質(zhì)量的方法

防范公路橋梁設(shè)計中出現(xiàn)質(zhì)量問題，首先應(yīng)對各施工階段實(shí)施有效地監(jiān)管，尤其是各種材料質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，在此基礎(chǔ)上開展工作。

3.1.1公路橋梁設(shè)計的加固性

（1）地基的加固，即應(yīng)在項(xiàng)目施工之前，對施工地點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查，然后根據(jù)地質(zhì)狀況以及施工需求，結(jié)合實(shí)際做出較科學(xué)和合理的設(shè)計圖紙，尤其應(yīng)注重地基易發(fā)生不均勻沉降的區(qū)域，并在設(shè)計中明確針對性地處理措施。

（2）裂縫的加固，即對路橋面的設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，在具體的施工中，設(shè)計應(yīng)要求施工所用車輛的載重，以免因?yàn)檫^度碾壓而出現(xiàn)裂縫。另外，針對已經(jīng)出現(xiàn)地裂縫，要聯(lián)合公司管理層，查出導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的真正原因，進(jìn)而實(shí)施相應(yīng)的修補(bǔ)。

（3）伸縮縫的加固，比如梁端頭局部破損的情況，應(yīng)在設(shè)計時給予特殊的重視，在保證施工用料的質(zhì)量以及施工方法的正確性的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍庀筇鞖忉槍π缘卦O(shè)計符合實(shí)際的伸縮縫結(jié)構(gòu)。

3.1.2公路橋梁設(shè)計上關(guān)注耐久性

現(xiàn)在有許多公路橋梁較為嚴(yán)重的質(zhì)量問題，經(jīng)常帶來各種不必要安全隱患。出現(xiàn)這種隱患根源就在于設(shè)計之前，并沒有依據(jù)項(xiàng)目的特征要求，再結(jié)合周邊環(huán)境、自身特征及使用后的交通量等各種因素，結(jié)合各個方面做綜合預(yù)測與分析;由此可見在設(shè)計之前，不僅僅要關(guān)注設(shè)計強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，還要考慮設(shè)計項(xiàng)目的耐久性與安全性等各個因素。比如，結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，冗余性小;計算圖式和受力路線不明確，以至于局部受力過大;混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄、這些都是降低公路橋梁結(jié)構(gòu)耐久性降低的因素，嚴(yán)重影響了其安全性。因此，在設(shè)計上應(yīng)在滿足經(jīng)濟(jì)合理、結(jié)構(gòu)可行的基礎(chǔ)上，保證材料質(zhì)量合格、保證施工操作規(guī)范、保證結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)統(tǒng)一，進(jìn)而使公路橋梁實(shí)現(xiàn)長久安全。

3.2提高公路橋梁設(shè)計美觀性的方法

目前，我國公路橋梁建設(shè)已經(jīng)日趨成熟，各種高難度作業(yè)工藝技術(shù)已經(jīng)獲得突破，與此同時，隨著投資方對工程審美要求的不斷提高，在保證質(zhì)量的前提下，亦開始追求公路橋梁的美觀性。對于公路橋梁的美觀性一般工程公司都會參照周圍建筑的建筑風(fēng)格，力圖融入整個建筑的大環(huán)境的前提下，成為新的標(biāo)志性建筑。當(dāng)然，在追求公路橋梁美觀的同時，切不可以影響質(zhì)量為代價，因小失大。

4.結(jié)語

綜上所述，公路橋梁設(shè)計存在的各種問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到橋梁使用的安全性。相關(guān)設(shè)計人員要積極主動借鑒國內(nèi)外的成功做法與經(jīng)驗(yàn)，從設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)體系做好設(shè)計防患。才能解決橋梁設(shè)計中的問題，確保工公路橋梁的安全性及耐用性。如此才能讓公路橋梁更好地體現(xiàn)其使用價值，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展提供助力。

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