公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計(jì)的應(yīng)用

戴暉

摘 要：我國城市建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，增加了對(duì)公路橋梁的建設(shè)。一般情況下，在公路橋梁的設(shè)計(jì)施工中，大跨度橋梁都處于樞紐部位或者是咽喉地段，是公路橋梁建設(shè)中的一項(xiàng)重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)大跨度橋梁在公路橋梁中的重要作用，需要對(duì)大跨度橋梁進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)良好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；大跨度；橋梁設(shè)計(jì)

大跨度橋梁是公路橋梁設(shè)計(jì)施工中的重要組成部分，在公路橋梁的使用中具有重要的作用。為了保證公路橋梁的使用質(zhì)量，在設(shè)計(jì)大跨度橋梁的時(shí)候，需要格外注意。相對(duì)來說，選擇橋型的時(shí)候，存在一定的復(fù)雜性和難度，保證橋梁設(shè)計(jì)方案和橋梁設(shè)置的合理，是影響公路橋梁建設(shè)的工程造價(jià)和使用功能的一項(xiàng)重要因素。因此，公路橋梁施工單位應(yīng)該重視對(duì)大跨度橋梁的設(shè)計(jì)。

1 公路橋梁大跨度優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

1.1 簡(jiǎn)述大跨度橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)的必然

大跨度橋梁是公路橋梁中的重要組成部分，具有不同的形式。例如，懸索橋、懸臂桁架橋、斜拉橋和拱橋等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型的橋式，包括索托橋、索桁橋、全索橋和斜拉2懸吊混合體系橋等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前世界日本明石海峽大橋是最大跨度的懸索橋建造于1998年，主跨度達(dá)到1991m；而日本多多羅橋主跨度為890m，是世界最大跨度的斜拉橋，建立于1999年。我國公路橋梁的發(fā)展中，江蘇潤楊長(zhǎng)江公路大橋是我國最大跨徑的懸索橋是，主跨度達(dá)到1490m，在世界懸索橋行列中位居第三；江蘇南京長(zhǎng)江第二大橋，主跨度達(dá)到628m，是我國最大跨徑的斜拉橋?yàn)椋谑澜玟撓淞盒崩瓨蛑形涣械谌?。這些資料都表明，目前，我國的公路橋梁的設(shè)計(jì)和施工已經(jīng)得到了很好的發(fā)展。大跨度橋梁的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性以及美觀性。傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計(jì)，受到設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的限制，不能滿足新的大跨度橋梁設(shè)計(jì)施工要求，需要對(duì)大跨度橋梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.2 大跨度橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在公路橋梁的設(shè)計(jì)施工中，進(jìn)行大跨度橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要是利用變量的方式體現(xiàn)出所有參與設(shè)計(jì)計(jì)算的量部分，需要以滿足相關(guān)的施工規(guī)范和規(guī)定作為前提，形成以全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為可行方案的領(lǐng)域，通過一定的數(shù)學(xué)手段，按照公路橋梁預(yù)定的要求，得出最優(yōu)的應(yīng)用方案。雖然實(shí)現(xiàn)局部最優(yōu)，并不能等同于整體最優(yōu)，但是卻有利于實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)，并且可以促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展。目前，在公路橋梁的大跨度優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，主要的優(yōu)化內(nèi)容包括：

1.2.1 索塔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在公路橋梁的施工過程中，優(yōu)化大跨度橋梁設(shè)計(jì)中，對(duì)索塔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是優(yōu)化內(nèi)容的一部分。對(duì)索塔的優(yōu)化，主要是對(duì)塔的受力合理性和塔高進(jìn)行優(yōu)化。如果塔太高，在施工中會(huì)增加施工難度，并且加大工程造價(jià)成本；如果塔太低，拉索的工作效率會(huì)降低，拉索和主梁的受力也會(huì)增加。所以，如果單獨(dú)優(yōu)化塔高是不經(jīng)濟(jì)的，需要結(jié)合其它部分綜合考慮。同時(shí)，需要重視對(duì)塔的結(jié)構(gòu)形式、纜索錨固形式、塔的受力合理性、纜索形式和錨固點(diǎn)的分布等的設(shè)計(jì)，才能保證大跨度橋梁設(shè)計(jì)的合理性。

1.2.2 斜拉索或者主纜的動(dòng)力優(yōu)化

目前，公路橋梁的設(shè)計(jì)施工中，大跨度橋梁的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了很多新型的橋式，例如全索橋、斜拉-懸吊混合體系等。這些新型的橋式存在共同的特點(diǎn)，就是全部都由纜索支承，并且橋面比較柔，屬于柔性結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用拉索的過程中，受到外部的激勵(lì)，會(huì)發(fā)生一些大幅的振動(dòng)。例如，出現(xiàn)風(fēng)雨天氣的時(shí)候，發(fā)生的風(fēng)雨振現(xiàn)象，拉索和主梁之間的耦合振動(dòng)，會(huì)引起數(shù)據(jù)共振和拉索的自激振動(dòng)等。而拉索產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)，很容易造成拉索錨固端的疲勞，導(dǎo)致拉索的使用壽命降低。情況嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?duì)橋梁的安全造成一定的威脅。所以，在大跨度橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要重視對(duì)動(dòng)力問題的設(shè)計(jì)。

2 公路橋梁大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1 簡(jiǎn)支空心板結(jié)構(gòu)橋型的應(yīng)用

公路橋梁的大跨度橋梁設(shè)計(jì)，還包括對(duì)大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇上部構(gòu)造形式的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)公路橋梁的實(shí)際施工情況，對(duì)其受力特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性和施工技術(shù)難度等進(jìn)行綜合考慮。簡(jiǎn)支空心板結(jié)構(gòu)的橋型，相對(duì)來說，具有成熟的施工技術(shù)，在施工的時(shí)候比較方便；但是這種橋型的跨徑比較小，梁高大。因?yàn)闃蛄旱目鐝绞艿揭欢ǖ南拗?，容易造成跨溝橋梁高跨比不協(xié)調(diào)，不能發(fā)揮良好的美觀性。上部構(gòu)造不能符合公路橋梁路線中超高線和小半徑，并且高墩的數(shù)量增加，橋面中出現(xiàn)了較多的伸縮裂縫，橋梁的行駛條件比較差。所以，在具有較大跨度的山區(qū)中，這種橋型一般都在填土不高和地形相對(duì)平緩的高、中、小橋中。

2.2 預(yù)制拼裝多梁式T梁的應(yīng)用

預(yù)制拼裝多梁式T梁在中等跨徑橋中應(yīng)用，具有方便施工和節(jié)約工程造價(jià)的特點(diǎn)，比整體式箱梁的工程造價(jià)低。在中等跨徑直梁橋中，預(yù)制拼裝多梁式T梁是一種應(yīng)用比較廣泛的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)。但是，相對(duì)于曲線梁來說，T梁屬于開口斷面，抗扭及梁體平衡受力能力均箱梁差，曲梁的彎矩作用會(huì)對(duì)建筑下部產(chǎn)生較大的不平衡力。但是，當(dāng)曲線橋中的彎曲程度比較小的時(shí)候，曲線T梁橋應(yīng)用直梁設(shè)計(jì)，通過翼緣板的寬度實(shí)現(xiàn)對(duì)平面線形的調(diào)整，可以減少曲梁的彎扭作用。在一定的程度上，可以對(duì)曲線T梁橋在施工和受力上的不足進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。雖然曲線橋的直線設(shè)置部分會(huì)受到恒載和活載不平衡的影響，存在變位曲線，但是相對(duì)于曲線梁來說比較小。所以，大跨度橋梁的設(shè)計(jì)過程中，可以應(yīng)用加強(qiáng)橫向聯(lián)系的措施，以提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性。但是，如果橋梁的跨經(jīng)度較大，最適宜已經(jīng)用懸臂澆筑箱梁。對(duì)于中等跨徑的橋梁，不論應(yīng)用哪一種施工方式進(jìn)行箱梁橋施工，都會(huì)產(chǎn)生較高的費(fèi)用，相對(duì)來說，預(yù)制拼裝多梁式T梁具有更好的應(yīng)用。

2.3 大跨區(qū)橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)大跨度橋梁的下部結(jié)構(gòu)的時(shí)候，必須滿足建筑上部結(jié)構(gòu)對(duì)支撐力的要求。同時(shí)，大跨度橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該保證和上部結(jié)構(gòu)的外形相互協(xié)調(diào)，并保持布置的均勻性。目前，公路橋梁的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用比較廣泛的橋墩形式是柱式墩，具有較輕的自重和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。并且，在施工的時(shí)候具有快捷和方便的特點(diǎn)，具有輕穎美觀的外觀。對(duì)于高墩，不僅要驗(yàn)算正常情況下，橋梁的使用極限，還需要保證計(jì)算橋梁的承載能力。

3 總 結(jié)

綜上所述，公路橋梁的施工過程中，大跨度橋梁的設(shè)計(jì)具有重要的作用，是影響公路橋梁施工質(zhì)量和使用壽命的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。在設(shè)計(jì)大跨度橋梁的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)對(duì)大跨度橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能保證設(shè)計(jì)作用的全面發(fā)揮。

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