公路桥梁设计原则思考.doc

1、公路桥梁设计原则思考【摘 要】高质量的公路桥梁应当具有高的承载力、适宜的桥面宽度、高结构强度、高稳定性和耐久性等等。在公路桥梁设计时，应当充分考虑到这些因素，通过可靠的结构计算分析和合理的构造处理措施来保证桥梁结构的安全性、经济性要求。并且加强从桥梁设计理念、结构体系和结构构造的角度做好耐久性的设计。 【关键词】桥梁结构 探讨分析 建设 桥梁工程的质量直接取决于公路桥梁的设计的优良。优秀的公路桥梁的设计需要对桥梁工程的安全性、结构强度、刚度以及稳定性和耐久性。文章主要通过笔者长期在桥梁设计工作的经验总结现行的公路桥梁设计应注意的问题，提出切实的设计措施，促进公路桥梁的建设和发展。一、桥梁设计中

2、的几项必要性原则 （一）安全性 桥梁设计的最基本的要求是安全性。安全性关系到桥梁使用者的生命和财产安全。桥梁的安全性体现在桥梁的承载能力是否达到设计的标准，结构是否牢固。倘若安全性不高，承载能力低，可能会因为桥梁在受到高负荷时候产生安全问题；结构设计不合理，结构不牢固，则容易出现倾斜甚至倒塌的情况。此外桥梁设计时应当考虑到桥梁的耐久性，使建造出来的桥梁具有抵御自然或者人为造成的侵蚀。桥梁在建成后会受到各种条件的侵蚀，比如风化、酸雨、使用磨损等等。公路桥梁设计的安全性是工程的重中之重。 （二）耐久性 桥梁结构的耐久性。我国土建结构的设计与施工规范 ，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境

3、因素作用下的耐久性要求则相对考虑较少。然而，桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。国内从上世纪 90 年代开始重视了对结构耐久性的研究。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，却很少有人对如何从结构和设计的角度及设计和施工角度来改善桥梁耐久性研究。 （三）牢固性 桥梁结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来

4、对付地震、 爆炸等灾害或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。 二、提高勘察设计质量的措施 （一）用先进理念引领公路建设 先进的理念是引领公路建设又好又快发展的前提。要进一步创新提升公路勘察设计理念，一要贯彻“以人为本，安全至上”理念。选线要尽量绕避不良地质灾害体，尽量避免长大纵坡和高填深挖。对特殊复杂桥梁隧道工程认真组织开展安全风险评估。二要贯彻“生态环保、资源节约”理念。路线要将减少用地、减少矿产资源压覆作为路线方案选择和优化的重要指标。积极推广利用风能、太阳能等清洁能源，积极采用沥青、水泥混凝土路面再生利用等技术。三要贯彻“全寿命周期成本”理念。把提高建设质量和工程耐久性放在首位。

5、把严格控制工程投资作为约束性目标。 （二）确保地质勘察资料全面实用可信 外业勘察资料尤其是地质勘察资料是设计的基础和依据，必须确保全面、实用、可信。勘察设计单位应根据相关技术标准规范编制外业勘察与地质勘察指导书，报项目建设管理单位批准并报省级交通运输主管部门备案。项目建设管理单位或交通运输主管部门要组织做好外业勘察特别是地质勘察的验收工作。凡是由于勘察设计单位未完成地质勘察指导书所确定的工作量或项目建设管理单位把关不严而引发重大、较大设计变更的，交通运输主管部门不予确认并追究相关单位的责任。 （三）突出总体设计的总纲作用 在勘察设计阶段务必加强总体设计工作，以保证设计成果的完整性、合理性、统一

6、性。对于有多个勘察设计单位参与的建设项目，项目建设管理单位要确定总体设计单位。总体设计单位要组织编制总体勘察设计大纲和事先指导书，报项目建设管理单位审查确认后执行。交通运输主管部门进行设计文件预审或审查时，要将总体设计作为审查的重点，对不符合要求的将予以退回重新补充完善，以杜绝总体设计只是“简单汇总”的倾向。 （四）确定合理的勘察设计周期 项目建设管理单位要给勘察设计单位一个合理的勘察设计周期。除平原区等地形地质条件相对简单的项目外，初步设计有效工作周期一般不少于 120 个工作日，施工图设计有效工作周期不少于 180 个工作日。设计单位要建立健全内部质量保证体系，严格按照设计质量管理流程开展

7、勘察设计，依据通过验收的外业勘察资料和地质勘察资料进行内业设计。大力推行设计标准化，加强建设过程中设计与施工的密切配合衔接。（五）健全勘察设计管理制度 对拟列入工程投资规模的科研项目要严格筛选、阳光操作，形成专题报告随初步设计文件一起上报审查。省级交通运输主管部门验收的科研成果要报部公路局备案以便推广应用。要尽快建立勘察设计企业信用信息库，开展勘察设计企业信用评价，实现设计企业的信息公开。对有严重不良记录的勘察设计单位，要公开曝光，一年内不得承揽新的设计任务。 三、桥梁设计安全关系分析 （一）桥梁与路基的安全选择 路基规范强调， “路基中心填方高度超过 20m 时，宣和桥梁做方案比选。 ”路桥

8、设置界限问题，一直是难以把握的，也是影响公路造价的问题，项目实际运作中，往往由于工期紧，或认为桥梁跨越方案安全省事，就直接考虑桥梁方案。实际上，对于地质情况较好，虽然填方中心高度为30m，但收敛较快的 V 型峡谷，且桥隧相连地段，为消化隧道废方，考虑路基方案可能比桥梁方案更安全更经济；而对于宽而平缓地段，虽然填方高度只是 20m 左右，但如果需跨标段借方，且运距远，填方基底还需花大量资金处理的路段，反而考虑桥梁方案可能更安全更经济。 （二）桥梁上部构造设计分析 一般来讲，大跨径桥梁方案毕竟是少数，绝大部分还是采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。大跨径桥梁一般是控制因素不同，方案也各

9、不相同，具有较强的个性特征，而标准跨径桥则更多的是具有共性特征。 （三）桥梁下部构造设计分析 1.桥墩。高度较矮的桥墩 （h40m）多采用柱式墩，Y 型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圆柱和方柱。圆柱施工中外观质量易控制，且与桩基衔接方便，平原地区用的较多。但从美观上来说，方柱有棱有角，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性。从受力上看，截面积相等的方柱和圆柱，方柱抗弯刚度大干圆柱 ，受力优干圆柱，当体系为连续刚构时，方柱可以方便地通过调整两个方向的尺寸来调整墩柱的刚度，从而达到调整墩柱受力的目的。Y 型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，美观性较好，但施工稍显复杂。当墩高较高时 Y 型薄壁墩施工

10、只需一套模板，只需搭一个支架，对于地面横坡较陡，搭支架困难，模板需求量大的山区桥梁，Y 型薄壁墩具有显著的优势。 2.桥墩与路幅的关系。高速公路有整体式路基，也有分离式路基。除了中长隧道等设置分离式路基外，越来越多的采用整体式路基。对于高墩长桥，为了减少开挖，增强边坡稳定性，节约材料，降低造价，整体式下构即双幅两柱不失为一种较好的选择。与双幅四柱相比，在桥墩截面积及横向宽度相当的情况下，整体式下构横向和纵向刚度是分幅设置的两倍以上，除了可以减少开挖，节约材料、施工面少外，还能减少墩顶变位。一座桥究竟是采用 整体式下构还是分幅下构，需结合桥位处地形、地质、水文、墩高等多方面因素综合考虑。 作者简介：汪才喜（1985.2-）男，湖北武汉，武汉信达雅路桥技术有限公司，助工。