探討橋梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與改善策略

高紅霞

(貴州智恒工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司，貴州 貴陽 550004)

1 橋梁發(fā)展概況

1.1 梁橋

如今，交通運(yùn)輸快速發(fā)展，對(duì)交通行車的平順性與舒適性有著很高要求。在這種情況下，對(duì)伸縮縫數(shù)量較多的剛構(gòu)橋而言，無法滿足要求，而采用超靜定結(jié)構(gòu)體系的連續(xù)梁橋，憑借較高的剛度與很小的變形得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于采用普通鋼混結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁橋，其適宜跨徑為15～30 m，如果跨徑增大，則結(jié)構(gòu)自重將導(dǎo)致彎矩不斷增加，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。對(duì)此，采用預(yù)應(yīng)力混凝土可以良好的解決以上問題。

因連續(xù)箱梁的構(gòu)造、施工與使用都具有明顯優(yōu)勢(shì)，所以近幾年建成的采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁橋數(shù)量越來越多，并且正向以下趨勢(shì)不斷發(fā)展：結(jié)構(gòu)的自重越來越輕，所用混凝土材料的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)越來越高；另外，在建筑材料與預(yù)應(yīng)力技術(shù)快速發(fā)展下，橋梁跨徑也有所增加，但以250 m的跨徑較為合理，如果跨徑較大，不僅施工難度大，而且會(huì)造成浪費(fèi)。

1.2 跨線橋

高速公路跨線橋的跨度通常不大，橋梁結(jié)構(gòu)受力相對(duì)較小，橋梁造型有一定發(fā)揮余地，此時(shí)需要采用新理念與新方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此在保證結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)上做到美觀大方，與時(shí)代氣息相符。對(duì)于箱梁橋，既可采用變高度，亦可采用等高度。若從美觀性的角度講，則可采用大孔變高度箱梁橋，以營(yíng)造出良好外觀效果。

對(duì)于高速公路，由于是全封閉形式，可為車輛高速行駛提供良好條件，雖然這樣能為社會(huì)帶來良好經(jīng)濟(jì)效益，但也會(huì)對(duì)高速公路兩側(cè)正常通行造成影響。對(duì)此，上跨天橋得到大量的使用，上跨天橋除了可以營(yíng)造良好行車環(huán)境，而且還能豐富高速公路景觀，避免行駛過程中駕駛員產(chǎn)生疲勞，保證行車安全。

在上跨天橋設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循因地制宜的原則，充分考慮和地形與自然環(huán)境之間的結(jié)合。在確定建筑高度上，不僅要滿足橋下凈空要求，而且還要根據(jù)地形適當(dāng)減少接線處的開挖和填筑工程量，以保證經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。若橋梁兩端地勢(shì)相對(duì)較低，則可采用梁式橋；相反，若橋梁兩端地勢(shì)相對(duì)較高，則可采用拱肋橋。當(dāng)?shù)貏?shì)更高時(shí)，以雙向坡拱與斜腿剛構(gòu)為宜。選擇具體的橋型時(shí)，首先要從輕型方面入手，減少混凝土體積，其次則要考慮資源材料，遵循就地取材的基本原則。另外，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展進(jìn)程中，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)越來越重視，作為全新的人文景觀，上跨天橋若能和自然做到相互協(xié)調(diào)能達(dá)到良好的景觀和環(huán)保效果。

在保證橋梁結(jié)構(gòu)合理性與施工便利性的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能的使橋型做到美觀大方，并使橋型做到多樣化，充分體現(xiàn)出時(shí)代的氣息，同時(shí)在完成對(duì)主體工程的檢查驗(yàn)收，并確認(rèn)合格后，通過適當(dāng)美化裝飾，使高速公路及其橋梁做到線型良好，避免行車中駕駛員產(chǎn)生單調(diào)乏味的感覺，從而防止因疲勞而產(chǎn)生安全事故。在視野范圍內(nèi)，空間感覺直接影響行車安全性和舒適性。為創(chuàng)造出良好行車環(huán)境，不僅要做好綠化點(diǎn)綴，還應(yīng)通過設(shè)計(jì)使橋梁做到美觀得體，通過色彩的適當(dāng)變換，使橋梁和環(huán)境良好協(xié)調(diào)，以此為司乘人員帶來美的享受。

2 橋梁設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

雖然當(dāng)前的橋梁工程設(shè)計(jì)取得了一定成果，但也始終存在一些問題亟待解決。一方面，參與橋梁設(shè)計(jì)的工作人員片面的重視結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在其它方面考慮不周，如結(jié)構(gòu)構(gòu)造、材料與維護(hù)，尤其是對(duì)溫度、環(huán)境和交通流等各項(xiàng)因素沒有給予重視，導(dǎo)致設(shè)計(jì)成果無法滿足要求，如混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、鋼筋保護(hù)層厚度不足、結(jié)構(gòu)體系的受力不均勻、建筑材料規(guī)格不滿足要求，最終影響到橋梁工程耐久性與安全性。另一方面，橋梁的景觀設(shè)計(jì)有誤區(qū)：(1)采用包裝式的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在當(dāng)前的橋梁工程設(shè)計(jì)業(yè)界，已經(jīng)形成傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，即景觀設(shè)計(jì)只是橋梁設(shè)計(jì)附帶的包裝，顯然這種做法不合理。對(duì)此，景觀設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能早的介入，對(duì)于建筑師，必須在前期勘測(cè)階段就投身到設(shè)計(jì)，通過綜合思量形成一個(gè)有機(jī)的整體。此外，建筑師還要對(duì)方案實(shí)施多方面對(duì)比，在景觀方面提出橋型上的設(shè)想，也可在結(jié)構(gòu)專業(yè)上制定橋型方案，并實(shí)施景觀論證，將其作為決策與方案深化重要參考依據(jù)；(2)在景觀設(shè)計(jì)過程中存在偽橋型情況，其產(chǎn)生原因?yàn)榻ㄔO(shè)單位或管理單位對(duì)現(xiàn)代風(fēng)尚盲目的看重和追求，在這種情況下，設(shè)計(jì)人員不得不遵從。比如在梁板橋上附加懸索，導(dǎo)致橋梁形式和結(jié)構(gòu)無法完全相符。對(duì)現(xiàn)代橋梁而言，已經(jīng)不能單純的將滿足使用功能作為目標(biāo)，由于橋梁跨度越來越大，形體表現(xiàn)越來越強(qiáng)，尺度越來越超凡，所以橋梁會(huì)對(duì)所在地區(qū)的景觀帶來很大影響。對(duì)此，在景觀設(shè)計(jì)過程中，除了要保持良好的傳統(tǒng)，還應(yīng)對(duì)因?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展和進(jìn)步而產(chǎn)生的景觀方面的問題進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，只有這樣才可以滿足我國(guó)對(duì)橋梁建設(shè)提出的新要求。

3 橋梁設(shè)計(jì)改善策略

對(duì)橋梁工程的設(shè)計(jì)人員而言，應(yīng)不斷加強(qiáng)設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，提高自身責(zé)任意識(shí)，正確認(rèn)識(shí)到橋梁設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)正常運(yùn)營(yíng)與人們生命財(cái)產(chǎn)安全具有的重要作用與意義，設(shè)計(jì)中做到對(duì)工程的全盤考慮，并保證日常工作的積極性，采用有效方法提高橋梁質(zhì)量，減少隱患的產(chǎn)生。對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算方案，應(yīng)保證其合理性與科學(xué)性，使橋梁工程耐久性與安全性達(dá)到要求，避免安全隱患和問題的產(chǎn)生。除各類外部因素會(huì)對(duì)橋梁工程造成影響外，橋梁工程建筑材料的性能也具有一定決定性的作用，如果材料自身性能不滿足要求，或在施工后發(fā)生退化，將其橋梁安全性與耐久性等關(guān)鍵指標(biāo)帶來影響，尤其是跨度相對(duì)較大的橋梁，其拉索耐久性會(huì)對(duì)橋梁正常運(yùn)營(yíng)造成影響，為保證安全只能頻繁的更換，既增大了安全風(fēng)險(xiǎn)，又增加了成本。對(duì)此，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)首先考慮使用壽命，保證使用壽命可以滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)的過程中，還要對(duì)不同方面的影響因素做綜合考慮，加強(qiáng)定期監(jiān)測(cè)與維護(hù)，使使用壽命得以延長(zhǎng)。因橋梁通車后要承受大量負(fù)載，橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生損傷，此時(shí)如果未能及時(shí)有效的維護(hù)，會(huì)使結(jié)構(gòu)或材料發(fā)生斷裂，進(jìn)而產(chǎn)生安全事故。對(duì)此，設(shè)計(jì)工作中應(yīng)引起足夠的重視。在橋梁的減隔震設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮如圖1所示的加速度反應(yīng)譜。

圖1 加速度反應(yīng)譜

另外一方面就是要加強(qiáng)景觀設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是現(xiàn)階段橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問題。對(duì)于橋梁景觀，按照“Frederick Gottemoeller”的說法，是對(duì)橋梁進(jìn)行的藝術(shù)設(shè)計(jì)。景觀設(shè)計(jì)可以分解成以下幾個(gè)部分：其一，橋梁線形設(shè)計(jì)；其二，橋梁造型設(shè)計(jì)；其三，橋梁平面布局設(shè)計(jì)；其四，橋梁色彩設(shè)計(jì)；其五，橋梁肌理設(shè)計(jì)；最后，橋梁裝飾設(shè)計(jì)。另外，在景觀設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于不同元素的使用也要做到規(guī)范化，以此使橋梁的技術(shù)、使用功能及景觀美學(xué)等達(dá)到統(tǒng)一。橋梁并非孤立在環(huán)境當(dāng)中，而是和其它景觀伴生，對(duì)此，復(fù)合景觀具有更大的作用與意義，比如我國(guó)的武漢長(zhǎng)江大橋和龜蛇兩山相伴生始終是武漢人的驕傲。實(shí)施景觀伴生的根本目標(biāo)在于使環(huán)境當(dāng)中的景觀達(dá)到和諧和有機(jī)，其中，環(huán)境除了自然環(huán)境還涉及到人文環(huán)境?；诖耍瑯蛄涵h(huán)境景觀是景觀設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。在上世紀(jì)末，我國(guó)環(huán)境意識(shí)開始覺醒。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致土地開始沙漠化且水源不斷污染，越來越嚴(yán)重的環(huán)境破壞使人們逐漸開始認(rèn)識(shí)到和環(huán)境和諧的重要性。對(duì)此，橋梁景觀設(shè)計(jì)過程中，必須強(qiáng)調(diào)環(huán)境景觀，這不僅是對(duì)之前提到的大背景的良好呼應(yīng)，而且還是確保橋梁景觀得以可持續(xù)發(fā)展的有效舉措。體現(xiàn)至橋梁工程景觀設(shè)計(jì)則是使橋梁的景觀和其它景觀良好協(xié)調(diào)，橋梁景觀在地形地貌良好契合，比如橋梁景觀對(duì)當(dāng)?shù)匚幕h(huán)境給予充分尊重，并在橋梁工程建設(shè)過程中對(duì)工程建設(shè)所在地點(diǎn)所有自然原生景觀予以有效保護(hù)。以上這些內(nèi)容都是傳統(tǒng)意義上橋梁工程景觀設(shè)計(jì)工作無法做到的。

4 結(jié)束語

通過以上分析可知，橋梁作為交通運(yùn)輸工程重要組成部分，它對(duì)交通運(yùn)輸?shù)目蛇_(dá)性有重要作用和貢獻(xiàn)，也能對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到有效的推動(dòng)作用。目前，橋梁工程的規(guī)模越來越大，對(duì)設(shè)計(jì)也提出了越來越高的要求。針對(duì)這種現(xiàn)狀，需要在明確當(dāng)前橋梁設(shè)計(jì)存在的問題基礎(chǔ)上，制定有效策略予以改善和提高，以不斷提高橋梁工程設(shè)計(jì)水平，為之后橋梁工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。