橋梁設(shè)計原則解析

王睿

摘 要：橋梁作為一種能夠跨越障礙、為車輛提供通行的建筑，在基礎(chǔ)建設(shè)中占有十分重要的地位。由于橋梁建設(shè)涉及很多重要的技術(shù)問題，因此，其設(shè)計也涉及多方面的問題。那么，怎樣設(shè)計經(jīng)久耐用的橋梁？在橋梁設(shè)計中要遵循哪些基本原則？現(xiàn)對此展開詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞：橋梁；設(shè)計原則；經(jīng)濟(jì)性；安全性

中圖分類號：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0114-02

橋梁是基礎(chǔ)建設(shè)中不可缺少的一部分，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)，甚至在國防建設(shè)中都占據(jù)著很重要的地位。為了橋梁建設(shè)的優(yōu)質(zhì)和高效，我們在橋梁建設(shè)中必然要遵循一些重要的原則。“萬物皆通”的原則是不存在的，原則之下不一定會產(chǎn)生大量的優(yōu)秀作品，卻能夠杜絕一些非優(yōu)秀作品，可見原則的必要性。

1 適用性原則

在橋梁設(shè)計中，適用性是遵循的首要原則。我們常常看到這樣的現(xiàn)象：相對落后的偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村有著現(xiàn)代化的橋梁，而現(xiàn)代化城市中的橋梁卻破破爛爛，或在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)，現(xiàn)代大橋上卻只有稀稀落落的車輛通過。這就是橋梁建設(shè)與現(xiàn)代化發(fā)展不相適應(yīng)的表現(xiàn)，也就是沒有把握好橋梁建設(shè)的適用性原則。設(shè)計橋梁時需要考慮以下幾方面的問題：①橋梁現(xiàn)在和未來的車流量。設(shè)計橋梁時，我們要充分考慮橋梁是否經(jīng)久耐用、橋面寬度是否滿足當(dāng)前及在規(guī)劃使用時期內(nèi)的交通流量，特別是大、中橋梁的設(shè)計，更要充分考慮這方面的問題。②特定時期的需要。既要考慮和平時期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，又要考慮發(fā)生戰(zhàn)爭時國防方面的需要。③特殊地區(qū)的需要。比如在地震頻發(fā)地區(qū)，橋梁的設(shè)計就要考慮到該地區(qū)地殼活動比較活躍，從而加強(qiáng)橋梁的抗震能力；如果橋梁被建在通航的河流上，那么，橋梁的設(shè)計就要滿足航運的需要。因此，應(yīng)結(jié)合各方面的需求來設(shè)計靠近村鎮(zhèn)、水利設(shè)施和鐵路的橋梁。④橋梁的承載力。為了不產(chǎn)生過大的變形和過寬的裂縫，在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時，橋梁的荷載要適當(dāng)，橋梁的入口處和出口處都要方便車輛的行進(jìn)和疏散，盡量避免發(fā)生交通擁堵。此外，橋跨結(jié)構(gòu)的下方設(shè)計要利于通航、泄洪和行人。

2 安全性原則

安全性原則在橋梁設(shè)計中也是非常重要的。如果橋梁建設(shè)沒有遵循安全性原則，那么帶來的危害是我們無法想象的。因此，安全性是橋梁設(shè)計時應(yīng)該重點考慮的原則。馳名中外的趙州橋距今已有1 400多年的歷史，是到現(xiàn)在為止最早、保存最為完整的一座古橋。趙州橋之所以經(jīng)歷1 400多年的風(fēng)雨滄桑而依舊完好，說明其設(shè)計者在設(shè)計之初就非常重視橋梁的安全性。據(jù)史料記載，趙州橋選址非常合理。這種選址的合理性加強(qiáng)了橋基的穩(wěn)固性，再加上堆砌方法新穎，且采取了很多嚴(yán)密的措施保證大橋的穩(wěn)定性，正是這些安全因素保證了趙州橋的穩(wěn)固、安全。要保證橋梁的安全性，就要保證整個橋梁結(jié)構(gòu)及各個構(gòu)件在制造過程中有足夠的強(qiáng)度、運輸?shù)倪^程中有足夠的剛度、安裝時有足夠的穩(wěn)定性、使用過程中具備一定的耐久性。

但目前，無論是在國內(nèi)，還是在國外，橋梁安全性差、耐久性差的現(xiàn)象隨處可見，主要原因有以下三方面：①對橋梁設(shè)計理論和構(gòu)造體系等方面的考慮還不夠全面。一些設(shè)計人員在設(shè)計橋梁時，往往因為考慮得不夠周全，以致不少橋梁在設(shè)計時雖然滿足設(shè)計規(guī)范強(qiáng)度，但是使用僅僅十幾年，甚至幾年，就出現(xiàn)了安全問題。②一些設(shè)計人員在設(shè)計橋梁時仍舊采用傳統(tǒng)的設(shè)計思維，無法緊跟時代的發(fā)展來更新自己的安全設(shè)計理念。橋梁設(shè)計時要考慮不同的環(huán)境、不同的使用條件、不同的設(shè)計對象，這些因素中任意一者發(fā)生變化，橋梁結(jié)構(gòu)體系的布局和構(gòu)造要求就會相應(yīng)地發(fā)生變化。設(shè)計時，如果設(shè)計人員沒有充分考慮橋梁使用時期的實際性能，卻偏重設(shè)計建成時橋梁結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力和服務(wù)能力，對隨著時間的推移而產(chǎn)生質(zhì)量越來越低劣的現(xiàn)象缺乏足夠的認(rèn)識和考慮，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。③因存在很多人為因素而使橋梁質(zhì)量沒有達(dá)到規(guī)范要求，比如偷工減料、以次充好、管理腐敗等現(xiàn)象在橋梁施工過程中大量存在；“豆腐渣工程”頻頻出現(xiàn)，使橋梁的安全性無法得到保障；突然垮塌事故在橋梁建筑工程中也不止一次出現(xiàn)過。慘痛的歷史教訓(xùn)告訴我們，在橋梁設(shè)計時，要將安全性原則列為重點考慮的對象，將人民群眾的生命財產(chǎn)安全時刻放在心上。此外，在設(shè)計時，要綜合考慮各種環(huán)境因素，比如風(fēng)雨因素、化學(xué)反應(yīng)因素、風(fēng)化因素、超載現(xiàn)象、地震等外在影響因素，更要重視橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

3 經(jīng)濟(jì)性原則

所謂“經(jīng)濟(jì)性原則”，即為用最少的人力、物力獲得最大的收益或成果。但是，有些地方的橋梁在建設(shè)時，考慮更多的如何提高當(dāng)?shù)卣恼?，而忽略了橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性原則。因此，我們經(jīng)?？梢钥吹胶芏嗍澜缫涣鞯臉蛄海谠O(shè)計、建設(shè)時打破了某一項新紀(jì)錄，但這些橋梁建成之后的使用情況卻很少有媒體報道。為了降低施工費用，在設(shè)計橋梁時，設(shè)計人員要盡量設(shè)計出滿足快速施工需要的方案，從而縮短工期、減少開支。同時，要提前將橋梁投入使用。這樣，不僅可以減少費用，還可以增加運輸方面的收益。橋梁設(shè)計還要考慮到日后的維修可以不中斷交通，盡量做到不封閉施工。這樣不僅有利于橋梁的維修和養(yǎng)護(hù)，而且也可以減少相應(yīng)的費用。另外，盡量減少因維修引起的經(jīng)濟(jì)效益的損失，特別是那些收過橋費的橋梁。

4 美觀性原則

在考慮了橋梁的適用性原則、安全性原則和經(jīng)濟(jì)性原則后，還要考慮橋梁設(shè)計的美觀性。橋梁不僅僅是交通運輸中的重點建筑，也是城市環(huán)境和自然環(huán)境的點綴品，能夠起到美化環(huán)境的作用。在因地制宜的基礎(chǔ)上，一座橋梁應(yīng)該具備漂亮的外形、優(yōu)美的裝飾，既能達(dá)到橋梁自身的和諧，又要與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。對于城市橋梁，尤其是游覽區(qū)的橋梁，更要考慮橋梁的美觀性原則，因此，設(shè)計人員在設(shè)計橋梁時，應(yīng)結(jié)合自然環(huán)境，精心構(gòu)思設(shè)計方案。此外，橋梁設(shè)計人員還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、借鑒國外橋梁設(shè)計的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)理念，跟隨時代的發(fā)展，不斷更新自己的設(shè)計理念。

5 可持續(xù)發(fā)展性原則

在設(shè)計橋梁時，要貫徹“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則。縱觀世界著名的橋梁，無一不是遵循了這些原則才建成的。在橋梁設(shè)計時，要充分考慮橋梁的環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡等因素，保證人與自然的和諧發(fā)展。此外，橋位選擇、橋跨布置、墩身外形等因素也很重要。只有全方位考慮基礎(chǔ)方案、上部結(jié)構(gòu)施工方案、施工組織設(shè)計方案，全面考慮橋梁建設(shè)對環(huán)境的影響，建立環(huán)境監(jiān)測保護(hù)體系，才能實現(xiàn)橋梁的可持續(xù)發(fā)展，才能保證我國橋梁建設(shè)事業(yè)的高效、健康發(fā)展。

6 結(jié)束語

橋梁設(shè)計原則在橋梁建設(shè)中具有極其重要的作用，對建設(shè)高質(zhì)量的橋梁起著關(guān)鍵性作用。橋梁的設(shè)計應(yīng)該遵循適用性原則、安全性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、美觀性原則和可持續(xù)發(fā)展原則等。希望在這些原則的指引下，我國能夠設(shè)計出更堅固、更科學(xué)、更安全的橋梁，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更多的優(yōu)質(zhì)建筑。

參考文獻(xiàn)

[1]許萬貴.關(guān)于橋梁總體設(shè)計因素的探討[J].交通科技，2010（SI）.

[2]吳俊，李紅霞.黃平大橋橋型方案比較[J].中國西部科技，2011（18）.

[3]陳愛榮，黃鸝，項海帆.橋梁顫振檢驗風(fēng)速修正系數(shù)研究[J].公路，2012（12）.

[4]李鵬.大跨度系桿拱橋動力特性和抗震性能研究[D].南京：東南大學(xué)，2010.

[5]關(guān)彥超.橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計方法的評價分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

〔編輯：劉曉芳〕