陳飛 劉智
摘? 要:我國不斷地發(fā)展現(xiàn)代科學技術,也在一定程度上革新了建筑施工技術,可以完善各種復雜結(jié)構(gòu)的橋梁設計。公路橋梁中大跨度橋梁設計要點關系到后期的施工,提出有效的設計方案,才可以保證公路橋梁中大跨度橋梁設計水平,順利落實公路橋梁中大跨度橋梁施工。該文主要闡述了公路橋梁中大跨度橋梁設計要點,提高公路橋梁質(zhì)量。
關鍵詞:公路橋梁;中大跨度;橋梁;設計要點
中圖分類號:U442? ? ? ? 文獻標志碼:A
0 前言
我國不斷發(fā)展社會經(jīng)濟,擴展了我國橋梁建設的數(shù)量和規(guī)模,這也進一步發(fā)展了橋梁施工技術,提升了橋梁設計水平,有利于進一步緩解公路橋梁中大跨度橋梁設計問題。但是我國橋梁建設工程不斷增加,要想進一步發(fā)展大跨度橋梁,需要提升橋梁建設的穩(wěn)定性和持久性,這對于橋梁設計工作提出了更高的要求,需要進一步完善橋梁設計工作,全面優(yōu)化其內(nèi)部設計結(jié)構(gòu),保證大跨度橋梁的安全性和穩(wěn)定性。
1 公路橋梁中大跨度橋梁設計要點
1.1 大跨度斜拉橋的設計要點
對比其他橋梁結(jié)構(gòu),大跨度斜拉橋具有較大的跨度,同時具有較高的穩(wěn)定性和承載力,這些優(yōu)勢突破了傳統(tǒng)橋梁跨越能力不足的問題。大跨度斜拉橋主要包括主梁、斜拉索以及索塔3個部分,設計人員在設計大跨度斜拉橋的時候,自由組合各個部分,設計出多種結(jié)構(gòu)體系的橋梁。但是在設計過程中需要設計橋梁索面,以橋梁最大承受能力為基礎設計單索面、雙索面、斜索面等。因為斜拉橋具有自錨特點,在峽谷和河流地區(qū)施工,無需設置橋梁錨碇,設計大跨徑斜拉橋的跨徑范圍通常處于200 m~800 m。
1.2 大跨度懸索橋的設計要點
我國很多內(nèi)陸地區(qū)具有較多的丘陵,在建設山區(qū)公路的時候,需要利用大跨度橋梁聯(lián)通山區(qū)的公路。大跨度橋梁通常都會選擇大跨度索橋類型,大跨度懸索橋包括塔柱和主纜以及錨碇等結(jié)構(gòu)。因為山區(qū)具有較大的跨徑,如果環(huán)境高度比較高,適合利用懸索橋結(jié)構(gòu)。設計懸索橋的時候,需要將2個塔柱設置在橋梁兩端,塔架是橋身的主要支撐,塔架材料為鋼筋混凝土材料,這樣可以提升塔柱的承載能力,連接塔柱和懸索,在橋梁兩端固定懸索,這樣可以劃分整個懸索橋為3個部分,主要包括中跨和兩邊跨,需要根據(jù)錨固位置和工程成本設置邊跨長度。設計人員可以適當?shù)卣{(diào)整跨比,根據(jù)塔柱高度作為參考調(diào)整實際比例。
1.3 拱橋設計要點
我國使用時間最長的橋梁的拱橋,象我國著名的趙州橋和盧溝橋都是拱橋類型。原來因為建筑條件受到限制,通常都選擇石拱橋類型。當前設計技術不斷發(fā)展,增加了拱橋的現(xiàn)代元素,同時也豐富了拱橋的建筑材料,可以選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁,也可以結(jié)合鋼筋混凝土和傳統(tǒng)石拱。當前拱橋結(jié)構(gòu)廣泛利用鋼管混凝土和鋼筋混凝土。拱橋施工比較短,工期也比較短,同時拱橋承載力較高,具有很強的實用性和競爭性,因此我國山區(qū)大跨度橋梁設計當中廣泛利用拱橋類型。
在跨徑較小的橋梁施工當中拱橋結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢,象V形峽谷就適用于拱橋結(jié)構(gòu)。拱橋主要材料為鋼筋混凝土,拱肋包括實體拱肋和桁式拱肋。利用實體拱肋,需要以橋梁跨徑為基礎選擇單管形式或者多管形式,其中單管形式抗彎性能比較差,如果拱橋橋梁跨徑在80 m范圍內(nèi),可以利用單管形式拱肋;多管桁式拱肋加入了小直徑的鋼管,可以使拱肋抗彎能力由此提升,如果拱橋跨徑在100 m以上可以利用多管桁式拱肋。
2 公路橋梁中大跨度橋梁設計優(yōu)化
2.1 優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設計
首先,需要優(yōu)化加勁梁的橫截面,全面強化鋼梁和疊合梁以及混合梁,我國很多公路橋梁中大跨度橋梁都選擇鋼梁材料完成主跨梁建設,很少利用混凝土和鋼梁;其次優(yōu)化斜拉索和主纜索力,因為我國公路橋梁中大跨度橋梁普遍利用斜拉橋類型,大跨度橋梁索纜支撐力比較低,在外界因素的影響下,使拉索受到嚴重的影響,拉索可能會出現(xiàn)震動問題。如果發(fā)生了自然災害,主梁和拉索可能會出現(xiàn)震動問題;最后需要優(yōu)化橋墩和橋梁基礎,保證橋梁的穩(wěn)定性,橋墩和橋梁的穩(wěn)定性和耐久性關系非常密切,直接影響到橋梁上部結(jié)構(gòu),因此設計人在設計橋梁之后,需要全面考慮橋梁自身的運行情況,進一步優(yōu)化大跨度橋梁設計工作。
2.2 整體優(yōu)化
大跨度橋梁具有復雜的結(jié)構(gòu),設計過程中需要考慮各種變量,大部分結(jié)構(gòu)具有高次超靜定的特征,因此在設計的時候,不利于設計人員掌握各種相關信息,增加了整體設計橋梁的阻礙。為了總體優(yōu)化橋梁,在實際過程中需要利用局部優(yōu)化的措施,進而保證整體優(yōu)化的目的。對于橋梁質(zhì)量進行評判的時候,需要從整體出發(fā),綜合橋梁使用效果和運作情況,整體優(yōu)化大跨度橋梁,需要優(yōu)化橋梁造價和動力性能以及施工工藝等,改善橋梁局部性能,保證大跨度橋梁整體優(yōu)化效果。
2.3 優(yōu)化橋梁上部結(jié)構(gòu)
設計大跨度橋梁上部結(jié)構(gòu)形式的過程中,需要結(jié)合橋梁使用情況和特點,全面了解整個橋梁的承載力以及施工工藝等各方面的經(jīng)濟性。針對空心板橋梁,板梁結(jié)構(gòu)較矮,施工工藝成熟,簡單。箱梁承載能力較大、剛度大,而T梁承載能力較小、剛度小,施工工藝都已成熟。現(xiàn)澆梁整體性能較好,且跨越能力大。如果曲線橋梁跨徑比較小,可以設計以直代曲的方式,根據(jù)翼板寬度,科學地調(diào)整整個橋梁的線性,將橋梁彎曲的作用充分發(fā)揮出來。
2.4 優(yōu)化墩臺塔吊結(jié)構(gòu)
在設計橋梁墩臺塔吊的時候,經(jīng)常利用翻模施工技術,在平臺上固定模板支架,利用塔吊對于模板實施運送和拆卸,最后安裝和測量上層模板。為了使墩臺塔吊結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化,需要控制施工平臺間距。因為墩臺塔吊都是直線運動的,為了使施工過程不斷簡化,需要使大跨度橋梁整體質(zhì)量得到提升,應該保證墩臺塔吊始終位于直角坐標系當中。
2.5 優(yōu)化設計可靠性大跨度橋梁結(jié)構(gòu)
優(yōu)化大跨度橋梁結(jié)構(gòu),需要利用容許應力設計法完成結(jié)構(gòu)設計。當前我國不斷發(fā)展現(xiàn)代設計理論,開始利用概率法和半概率設計法以及全概率設計法等,優(yōu)化設計可靠性的橋梁結(jié)構(gòu)。利用可靠度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法,需要利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實效概率進一步優(yōu)化設計的方法,根據(jù)元件可靠度和失效模式的可靠度,使設計方法更加完善。
利用可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論,可以描述橋梁結(jié)構(gòu)當中各種不確定的因素,利用定量分析確定安全性指標和競技性指標,進一步協(xié)調(diào)橋梁安全性和建設經(jīng)濟性需求,優(yōu)化大跨度橋梁設計,需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)本身來達到其價值,這是傳統(tǒng)設計方法無法實現(xiàn)的。在設計大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的時候,要想提高橋梁實用性,需要根據(jù)實際情況建立優(yōu)化模型,通過分析提升優(yōu)化結(jié)構(gòu)的合理性。
大跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計需要根據(jù)實際情況確定最優(yōu)算法,保證大跨度橋梁設計效果。當前可以利用的優(yōu)化算法有上百種,并且還在不斷增加各種種類,以算法類型為基礎,在大跨度橋梁優(yōu)化設計當中可以利用數(shù)學規(guī)劃法和最優(yōu)準則法以及仿生學法等。
3 結(jié)語
我國不斷提高運輸行業(yè)的發(fā)展速度,也進一步發(fā)展了大跨度橋梁行業(yè),在設計大跨度橋梁的過程中,需要滿足大跨度橋梁設計各種需求,這就需要優(yōu)化大跨度橋梁結(jié)構(gòu),促進大跨度橋梁設計工作持續(xù)性發(fā)展。
參考文獻
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