当代生态绿色桥梁设计方法论.doc

1、当代生态绿色桥梁设计方法论摘要：在桥梁的设计方面，我国现行的主要标准规范就是充分的确保桥梁的安全、经济、美观以及适用，这些要求均与人们对桥梁的基本要求相切合。在桥梁的实际设计工作当中，还应当对桥梁的极限承载能力与正常使用予以统筹，不仅要考虑一些不确定因素诸如材料安全系数、荷载安全系数等，还应当考虑在综合作用下这些不确定因素对桥梁安全储备的影响。因此，桥梁的设计人员应当立足于工程项目的实际，采取行之有效的措施，最大限度的完善设计方案，从而进一步提高桥梁的设计水平，为桥梁的质量提供可靠的保障。 关键词：桥梁设计；绿色设计；优化 中图分类号： S611 文献标识码： A 1 道路桥梁设计方案 在桥梁

2、建设中，为了确保工程设计的有效运行，需要进行积极的道路桥梁设计方案选定，这有利于提升我国的日常道路桥梁建设的发展效益，有利于促进我国道路桥梁经济建设环境的稳定。 1.1 设计方案选择要素 一般在道路桥梁设计方案的选择上，决策往往会从设计方案的经济性、技术性以及适用性考虑。 （1）经济性，即设计方案体现出的工程成本，工程工期要求等，比如若某项道路建设需要 2 年，决策者就会考虑这 2 年内各种施工材料的市场行情变动等；（2）技术性，即方案中的设计能否在具体施工中得以实现，尤其是方案中设计新技术情况时，更是决策者主要审核的地方；（3）适用性，首先其是否符合国家相关法律法规的要求，同时建成之后能否对

3、区域经济进行有益的促进。比如，若考虑不当，没有正确估计当地经济发展的后劲，进而导致道路或桥梁应用不久便超负荷运转，因此埋下不安全因素。 1.2 设计方案选择方法 设计方案涉及的因素过多，选择上难度很大，那么如何在形式各样的方案中选择最适合的呢？笔者建议决策者使用层次分析法与模糊综合评判理论相结合方法进行方案选择。 （1）在充分分析工程特点以及实际需求的基础上，将复杂的决策问题按照重要程度逐层分解，并将其影响工程的程度以及彼此间相互影响的关系抽象出来，并在不同层次予以组合，进而形成层次分明、各影响因素直观的方案选择模型； （2）基于成型的多层次模型，结合相应的工程案例以及实际工程的需要，进行筛选

4、。这种层次型方案选择方法不但可以全面地比较设计方案的优劣，而且较为客观和科学，消除了主观意识选择的盲目性和片面性，进而极大提高了方案选择的水平。 2 道路桥梁设计的关键绿色设计 绿色设计的原则 绿色设计要遵从五项基本原则,即闭环设计原则、资源最佳利用原则、能源消耗最小原则、零污染原则、技术先进原则。闭环设计原则体现的是产品全生命周期并行;资源最佳利用原则是指尽可能选用通过简化产品结构实现可回收再利用性的可再生资源,并在产品的整个生命周期中最大限度的利用选用的资源的设计原则。能源消耗最小原则是指产品整个生命周期循环中实现能耗最少。零污染原则是指设计时消除污染源,从根本上防止污染。技术先进原则是指

5、创造性的应用最先进的技术来获得最佳的生态经济效益。 桥梁体系的选用 桥梁体系中的各种体系均有一定的适用范围,在设计中要根据实际情况,对梁、拱、刚架、吊与组合体系进行合理的选用,避免提高造价和为建成后的养护造成困难。在桥梁设计中如若只一味地追求景观效应,采用大量不同的体系进行设计,会出现很多弊端。首先会造成施工工艺复杂,需要使用大量不同的各种模板和机械设备。且使用构件的尺寸不能满足受力要求;其次是对于一些不适用于上跨桥桥梁体系会造成视觉上的侧向压缩感使人感到压抑。再次是由于索结构和钢结构的桥梁对防腐的要求高,会造成建成后的养护工作繁杂,使投入加大,并且随着交通发展上跨桥可能会改建。以上这些弊端都

6、不符合绿色设计的基本原则。 桥梁结构设计 根据绿色设计的原则中闭环设计原则,在对桥梁结构进行设计时,要充分以桥梁在其生命周期内所面临的各种荷载、各种不利的环境因素以及自身承载能力的退化为设计前提,通过全面精准的结构计算来保证桥梁过程使用中的安全性。对于架构在海上的桥梁,要对其承受风荷载、海水及湿热空气能力在设计中予以充分考虑。对于钢结构桥梁要全面考虑防腐措施的设计。 根据绿色设计原则中能源消耗最小原则和零污染原则,在设计中要准确分析结构受力,并合理的设计桥梁结构尺寸和配筋及结点。充分考虑结构安全的同时,以最小的材料消耗实现最大的效益。通过设计合理的施工方案并活用各种结构体系来提高桥梁质量,减少

7、材料能耗并降低环境污染。 根据绿色设计的原则中的技术先进原则,在对桥梁结构进行设计时,要结合具体的实际情况,进行技术先进的结构形式设计。总之,运用绿色设计的理论和观念进行桥梁结构设计,要比传统的桥梁设计更具备美观、安全性及经济适用性,对环境的影响也会更小,更有可持续发展的价值。 桥梁附属设备的设计 伸缩缝、支座、排水系统、照明系统等都是桥梁的附属设备,他们虽然在工程造价中占用的比例不高,但也对整个桥梁的设计和应用起着重要的作用。 目前大多数桥梁的排水系统设计比较简单,不合理,使得大量的桥面污水肆意流淌直接击打着地面,这种情况的形成正是当初在桥梁设计时未全面考虑环保因素而造成的。通过绿色设计可以

8、实现对桥梁原有缺点的优化,使设计更为合理和实用。通过选择性能更优越的 PVC 管等排水系统的材料可以使排水设备更轻质、节能、抗腐蚀。在设计中要根据当地的降水情况进行水力计算来准确设置足够数量的排水系统。通过设合理的计排水系统的数量使桥面排水更顺畅。在通过排水系统将水引离桥面后,在设计中还要考虑如何对水流进行疏导。 同时可以采用通过连接管将多个桥面排水管连通后再接入同一套疏导系统的方法来达到使整个桥梁更美观简洁、更低能耗的目的。在设计中还要注重把引到地表的水引入地表排水沟的设计,以最大程度的减少污染。 桥梁结构的耐久性设计 桥梁结构的耐久性是桥梁设计中的重要考虑环节,它决定着桥梁结构的使用寿命。

9、使用寿命过短会造成资源的极大浪费,加大初期投资的成本和后期养护及维修费用成本,降低效益,违背了绿色设计的基本原则。在桥梁建设的初期设计中要根据其结构的用途对耐久性做出具体设计要求,对桥梁使用的材料、施工的便利性、桥梁的后期使用和维护以及功能过时和寿命期费用等因素都要在设计中进行充分考虑和关注。还要采取各种措施使桥梁结构在漫长的服役期内,能够适应各种变化,从而能够更好的为交通服务。 要实现这个目标就需要在桥梁的设计阶段对桥梁结构的可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性等因素进行充分的分析研究,要对传统的设计理念提出挑战,如果桥梁建成后其各个部件无法顺利实现检查、更换、及时修复,且不能得

10、到有效控制、加强和可持续发展,就会导致桥梁结构在内、外因复合作用下,逃不出破损,倒塌的命运。工程师在对桥梁设计时,要认识到桥梁整体结构和各组成部件的寿命是不周的,例如:拉索的使用年限一般为 10 年至 40 年;橡胶支座的使用期限要小于20 年;桥体钢结构的油漆保护年限最佳状况为 20 年;而拉索护套的使用年限不到 20 年等等。 在设计中,设计师要充分考虑这些自身寿命期低于结构设计寿命期的部件,要实现对桥梁结构设计的变形在构造上达到“可控”的目的,同时在构造上保证其建成后可查、可修、可换、可加强,只有这样才能在日后的运营阶段对桥梁进行有效的维修、加固,达到保证桥梁结构耐久性的目的。 3 结束语 绿色设计是随着人类生存环境的严峻化和环境生态问题层出不穷的情况下引入的理念。在桥梁设计中要把降低能耗、循环利用、保护生态环境同时兼顾桥梁自身的性能、寿命、质量等相关因素作为设计的前提, 以实现桥梁的最优化设计和可持续发展的目标。