王明

(蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院,甘肅蘭州 730000)

對(duì)市政工程橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王明

(蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院,甘肅蘭州 730000)

隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展,交通運(yùn)輸事業(yè)對(duì)道路的需求也不斷提高。目前已經(jīng)存在的市政工程橋梁總體安全穩(wěn)定,但同時(shí)也存在著嚴(yán)重的破損問題,不時(shí)發(fā)生垮塌事故,給社會(huì)造成了不良的影響。市政工程橋梁的安全運(yùn)行需要從設(shè)計(jì)入手,依據(jù)多年的市政工程橋梁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)設(shè)計(jì)需要注意的問題進(jìn)行分析,在設(shè)計(jì)中考慮加大驗(yàn)算荷載、采用有效的抗傾覆構(gòu)造措施,以免出現(xiàn)較大漏洞,不斷完善市政橋梁的防排水系統(tǒng),使橋梁使用更加耐久。

市政橋梁;交通運(yùn)輸;設(shè)計(jì);管線

0 引言

隨著我國現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展,城市發(fā)展更加迅速,市政工程建設(shè)取得了前所未有的進(jìn)步。為了進(jìn)一步提高城市完善度,市政工程需要不斷結(jié)合目前社會(huì)發(fā)展形勢進(jìn)行統(tǒng)籌思考。市政工程中的各類建筑物屬于基礎(chǔ)設(shè)施,是城市生存發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ),對(duì)于提高人民的生活水平與對(duì)外開放非常重要。市政橋梁的設(shè)計(jì)與一般的橋梁有所不同,需要在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,更加強(qiáng)調(diào)與影響、周圍環(huán)境的協(xié)調(diào),并結(jié)合各種管線的布局。市政橋梁結(jié)構(gòu)形式主要有梁式、拱、懸索等,在材料上主要包括混凝土、鋼與石材等。

1 目前橋梁設(shè)計(jì)中存在的問題

1.1 橋梁設(shè)計(jì)欠完善

面對(duì)橋梁這樣的大型工程而言,其設(shè)計(jì)需要有完善的規(guī)范。在橋梁的設(shè)計(jì)與施工過程中,都需要嚴(yán)格遵守這種規(guī)范。在設(shè)計(jì)規(guī)范中,要求設(shè)計(jì)人員遵守國家、政府或其他相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范,不可對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行隨意更改,對(duì)于更改的內(nèi)容,需要做好相關(guān)的記錄,以備復(fù)核與查閱［1］。

1.2 設(shè)計(jì)人員隊(duì)伍不完善

市政橋梁工程的設(shè)計(jì)需要專業(yè)人員隊(duì)伍才能夠完善。目前在這一領(lǐng)域,參與橋梁設(shè)計(jì)的人員存在著各類的問題,一些技術(shù)人員對(duì)于工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不高,無法通過完善的理論知識(shí)體系對(duì)橋梁進(jìn)行承重分析。目前的市政橋梁工程還需要不斷與創(chuàng)新進(jìn)行結(jié)合。另外在設(shè)計(jì)人員隊(duì)伍中還可能存在著理論知識(shí)豐富,但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏的設(shè)計(jì)者。這些設(shè)計(jì)者對(duì)于橋梁的承重計(jì)算都沒有問題,但容易對(duì)現(xiàn)實(shí)中的施工與相關(guān)的細(xì)節(jié)把握不好,造成施工困難,成本增加,甚至有可能會(huì)造成實(shí)際載重能力不足。所以說,市政橋梁設(shè)計(jì)者不僅要有扎實(shí)的知識(shí),更要有豐富的工作經(jīng)驗(yàn),充分考慮橋梁所處的環(huán)境,結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與使用耐久性［2］。

1.3 未充分考慮實(shí)際承載力

市政工程橋梁的功能有所不同,在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用與載重進(jìn)行個(gè)性化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如果橋梁頻繁接近載重極限,則需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有所區(qū)別。另外對(duì)于城市未來的規(guī)劃也要充分把握,隨著社會(huì)的發(fā)展,橋梁承受的運(yùn)輸量不斷增加,所以橋梁的設(shè)計(jì)需要滿足社會(huì)發(fā)展需求,做到可持續(xù)化的應(yīng)用設(shè)計(jì)。

2 市政工程橋梁設(shè)計(jì)原則

橋梁要有足夠的承載能力和橋面凈空,確保在保證車輛與行人通告的前提下,也對(duì)將來交通增長能夠滿足。建在通航河流或需跨越其他路線的橋梁,空間應(yīng)該滿足最大泄洪需求,對(duì)于靠近村莊的橋梁,要考慮綜合應(yīng)用,滿足管線需求。對(duì)于建成的橋梁要保證使用年限,并便于檢查和維修［3］。第二,體現(xiàn)成本合理性,一切設(shè)計(jì)必須經(jīng)過詳實(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。使橋梁的總造價(jià)和材料等消耗最低;選用的橋梁結(jié)構(gòu)形式要便于制造和架設(shè),應(yīng)盡量采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械,以減少勞動(dòng)強(qiáng)度。加快施工進(jìn)度,保證工程質(zhì)量和施工安全;采用的建筑材料應(yīng)因地制宜,就地取材,并具有良好的耐久性,盡可能降低日后營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,取得最佳經(jīng)濟(jì)效果。第三,要保證整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)與構(gòu)件在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中具有足夠的穩(wěn)定性和耐久性。對(duì)于剛度的要求,應(yīng)使橋梁在一定余量的荷載作用下的變形不超過規(guī)范規(guī)定的容許值,避免撓度過大而影響正常行駛,甚至危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全。穩(wěn)定性是指要使橋梁結(jié)構(gòu)在各種外力作用下,具有能保持原來的形狀和位置的能力。結(jié)構(gòu)的耐久性,是要使橋梁結(jié)構(gòu)在正常的使用年限內(nèi)不過早地發(fā)生破壞而影響正常使用,例如橋梁裂縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的容許值等。另外還要滿足美觀上與環(huán)保上的要求。尤其是對(duì)于市政橋梁而言,其對(duì)城市的美觀作用更為重要,使橋梁與城市其他建筑結(jié)構(gòu)融為一體,所以需要選擇最為優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行橋位選擇與基礎(chǔ)方案時(shí),要綜合考慮水、空氣、噪聲影響,采用必要的工程控制措施,把不利影響降低到最?。?］。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)的方案選擇

道路橋梁設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)就是具體問題具體分析,對(duì)于道路橋梁設(shè)計(jì)的具體施工方案進(jìn)行合理的調(diào)查與現(xiàn)場勘查,充分考慮影響道路橋梁設(shè)計(jì)的各種施工因素,設(shè)計(jì)過程中要以實(shí)事求是為原則,從具體實(shí)際出發(fā),這樣設(shè)計(jì)的施工方案在施工過程中才能達(dá)到預(yù)期的效果與目的,為此,在設(shè)計(jì)前要對(duì)其影響因素進(jìn)行全面細(xì)致的考察,選擇最佳的施工優(yōu)化方案進(jìn)行設(shè)計(jì),以便在施工中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)的作用。

3.2 主梁設(shè)計(jì)

簡支梁結(jié)構(gòu)依據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的不同分為裝配式以及整體式,裝配式的主要特點(diǎn)是可以將預(yù)定的相關(guān)主梁配件分開進(jìn)行運(yùn)送,施工時(shí)再進(jìn)行裝配成梁,該支梁在設(shè)計(jì)過程就能使用自動(dòng)化以及機(jī)械化的工程技術(shù),減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度并有效減少材料浪費(fèi),使工程的施工效率大大提升,而且減少季節(jié)對(duì)工程施工的影響力,這些都是人們選用裝配式簡支梁的原因,為了滿足橋梁上部承重要求,主梁結(jié)構(gòu)人們一般選用的造型有:形和箱型兩類,箱型僅在混凝土結(jié)構(gòu)主梁中被使用,該類主梁在設(shè)計(jì)時(shí)要注意保持一定的間距和片數(shù),間距和片數(shù)呈反函數(shù)關(guān)系,梁高以及細(xì)部尺寸的確定需要進(jìn)行一定的荷載計(jì)算,如主梁分布呈對(duì)稱形式,則荷載分布也呈對(duì)稱形式,選用杠桿法計(jì)算主梁的荷載量,反之則選用偏心受壓法來計(jì)算,兩種計(jì)算方法的共同之處是均選用最大的內(nèi)力值來進(jìn)行荷載標(biāo)設(shè)計(jì)。

3.3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

下部構(gòu)造設(shè)計(jì)主要指橋梁墩臺(tái)的設(shè)計(jì),對(duì)于常見高度的橋墩,即墩高小于40 m 的橋墩多采用柱式墩或Y 型薄壁墩,其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圓柱和方柱。圓柱施工時(shí)外觀質(zhì)量易控制,且與樁基銜接方便,平原地區(qū)使用較多。但從美觀角度來說,方柱棱角分明,與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào),有一定的視線誘導(dǎo)性,較美觀。Y型墩施工較復(fù)雜,在墩高較矮時(shí),從工程造價(jià)上考慮不經(jīng)濟(jì)［5］。

3.4 橋臺(tái)設(shè)計(jì)

橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)主要注重于型式 的選擇。裝配式簡支橋梁有三種常用橋臺(tái),輕型橋臺(tái)和鋼筋混凝土澆筑的薄壁橋臺(tái)以及埋置式橋臺(tái)。輕型橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式具有體積小的特點(diǎn),其設(shè)計(jì)應(yīng)用可作為一種擋土的翼墻結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)臺(tái)身可被掩藏在橋梁護(hù)坡內(nèi)部,僅以設(shè)計(jì)的視角看,既能消弱小橋臺(tái)處的荷載力,又能在橋臺(tái)處留下充足的空間,但是,混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁護(hù)坡主要作用是保護(hù)橋梁表面,因此其一旦被洪水沖垮將導(dǎo)致橋臺(tái)外露,因此,設(shè)計(jì)橋梁護(hù)坡時(shí)務(wù)必要檢測其強(qiáng)度以及穩(wěn)定性能。

3.5 橋墩型式選擇

裝配式簡支橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用雙柱式墩,十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中單幅雙柱式橋墩結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用較為普遍?？紤]到以往在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題,筆者希望在今后的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)注意對(duì)于橋墩結(jié)構(gòu)型式的選擇要極為謹(jǐn)慎,如在巖溶性地帶、樁基礎(chǔ)施工困難地段應(yīng)根據(jù)實(shí)地情況避免過多地設(shè)計(jì)樁基,單柱單樁的設(shè)計(jì)為宜;而擬建施工現(xiàn)場位于河谷或受到滾石威脅時(shí),則應(yīng)考慮設(shè)計(jì)增強(qiáng)橋墩結(jié)構(gòu)的整體抗撞擊能力,亦須單柱單樁設(shè)計(jì)為宜;對(duì)于高位墩柱長橋的情況,則應(yīng)考慮到橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載累積變位的問題,采用雙幅兩柱整體下部構(gòu)造設(shè)計(jì)為宜。

3.6 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁防水設(shè)計(jì)中,有的只采用有隔水功能的混凝土進(jìn)行隔水。但該類混凝土打造的防水層性能較剛,一旦出現(xiàn)裂縫其防水功能便大受影響。在設(shè)計(jì)橋體主梁時(shí)要注意將其的伸縮 變化考慮進(jìn)去,避免因主梁型號(hào)問題,使得主梁端口在最高溫或最低溫時(shí)出現(xiàn)被損傷的情況。設(shè)計(jì)伸縮縫時(shí)既要注意滿足主梁橫縱伸縮要求,也要注意其防水功能［6］。在選擇伸縮縫時(shí),橋體兩端處要注意選擇有翹頭的,將橋體的伸縮縫整合在一起最后成為具有閉合功能的U型槽,這樣可防止分聯(lián)梁端以及分聯(lián)墩蓋上出現(xiàn)積水沿伸縮縫隙侵入的情況。

3.7 抗震設(shè)計(jì)

對(duì)一般橋梁工程， 可按規(guī)范所規(guī)定的簡化方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。我國規(guī)范是采用反應(yīng)譜理論進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)， 即根據(jù)設(shè)計(jì)烈度， 以簡便的地震荷載系數(shù)計(jì)算地震慣性力， 作為地震荷載， 然后以一般結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算步驟求得結(jié)構(gòu)最大內(nèi)力和變位，使其控制在規(guī)范容許值的范圍內(nèi)來確保結(jié)構(gòu)的抗震安全。對(duì)大跨度或特別重要的橋梁結(jié)構(gòu)， 應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震動(dòng)力分析(地震反應(yīng)分析)。分析的方法一般是直接根據(jù)建橋地區(qū)在強(qiáng)震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度記錄， 依照動(dòng)力學(xué)的原理， 對(duì)結(jié)構(gòu)作地震動(dòng)力分析計(jì)算。對(duì)于已經(jīng)建成的橋梁結(jié)構(gòu)， 如不滿足現(xiàn)行規(guī)范抗震設(shè)防的要求， 也可通過結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力分析作進(jìn)一步的抗震鑒定和決定最優(yōu)加固方案?？拐饛?qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算［7］。橋梁的抗震設(shè)計(jì)要根據(jù)安全和經(jīng)濟(jì)兩方面統(tǒng)籌考慮， 針對(duì)不同強(qiáng)度的地震采取不同的設(shè)計(jì)方法和要求。橋梁抗震強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算一般只需考慮水平地震荷載， 并在順橋和橫橋兩個(gè)方向分別進(jìn)行計(jì)算， 主要驗(yàn)算地基承載力、橋墩的水平地震荷載及內(nèi)力、橋臺(tái)的土壓力和水平地震力等。

4 結(jié)語

市政橋梁工程的建設(shè)需要結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境與未來發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中,還要充分考慮排水、環(huán)境與抗震等多方面的因素影響。只有在設(shè)計(jì)過程中充分把握各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn),才能夠真正設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求的基礎(chǔ)工程,滿足社會(huì)發(fā)展需求。

［1］ 游勵(lì)暉.市政工程橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2013(3): 45-49.

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［4］ 袁力力.對(duì)市政工程管理要點(diǎn)分析［J］.江西建材，2014(21):278.

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U442.5

B

1009-7716(2015)03-0074-02

2014-11-24

王明(1974-),男,甘肅蘭州人,高級(jí)工程師,從事橋梁設(shè)計(jì)工作。