摘要:市政橋梁的安全、耐久以及健康性不僅體現(xiàn)了施工設(shè)計人員的智慧與審美觀點,也意味著該橋梁能否經(jīng)得住時間考驗,是否值得世人回味。市政橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)堅持因地制宜原則,也就是要結(jié)合建設(shè)單位公布的市政橋梁設(shè)計方案,積極學習外國先進技術(shù),引進一些成熟的新結(jié)構(gòu)、新型設(shè)備以及新材料與新的施工工藝,嚴格按照施工設(shè)計總則、荷載以及每種材料技術(shù)條件要求等各項施工設(shè)計部規(guī)范及其技術(shù)標準,采取合適的設(shè)計方法,盡可能的規(guī)避主管因素可能給施工設(shè)計造成的影響。本文首先對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了概括說明,之后著重對市政橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)內(nèi)容進行了分析研究,從而幫助有效提升城市橋梁建設(shè)使用質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:市政橋梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計;要點
市政橋梁與其它類型橋梁相比,其主要的建設(shè)作用在于充分滿足使用功能需求的同時,對周邊景觀、環(huán)境的協(xié)調(diào)度也著重關(guān)注。
一、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計概述
1.由于整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學準確性將會在一定程度上受到設(shè)計人員主觀因素的影響。因此,在橋梁設(shè)計中,需要相關(guān)工作人員在設(shè)計中能夠具備極為扎實的理論基礎(chǔ)及豐富的實踐經(jīng)驗。在當前的橋梁設(shè)計中,大部分設(shè)計人員都著重關(guān)注強度問題,但整體結(jié)構(gòu)的耐久度始終處于被遺忘的狀態(tài)下。結(jié)構(gòu)耐久度與時間有著較為緊密的關(guān)聯(lián),在橋梁建成的較短時間內(nèi)是無法對其進行細致查看的。但是如果結(jié)構(gòu)耐久性出現(xiàn)問題,哪怕是極其細微的問題,都有可能帶來難以解決的問題。而這種結(jié)構(gòu)設(shè)計問題是完全不符合結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計理念的。
2.目前我國橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與構(gòu)造體系不夠完善,橋梁的設(shè)計特別是橋梁施工和安全的問題上還有很多需要改善的地方。結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一要務(wù)便是選擇一套經(jīng)濟、適用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,然后對方案及連接方面進行設(shè)計,并選出施工規(guī)范允許的安全系數(shù)和指標來確保結(jié)構(gòu)的安全性。
二、我國橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀分析
1.橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計覆蓋范圍非常廣,屬于一種比較復雜的系統(tǒng)工程,只有將理論知識充分的融入進去才能有效的預防主觀經(jīng)驗因素給設(shè)計帶來的不利影響,在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中會出現(xiàn)很多問題,其中最主要的問題分為下面幾種:第一,橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮強度的因素要多于耐久性;第二,設(shè)計時重視強度的極限狀態(tài),而忽視使用的極限狀態(tài),然而橋梁結(jié)構(gòu)屬于整個生命周期里最為重要的使用性能表現(xiàn);第三,橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中過于重視結(jié)構(gòu)建造而忽視結(jié)構(gòu)維護。
2.在實際的橋梁施工中,對橋梁的耐久性只是處于表面設(shè)計,一方面缺少明確的使用要求,另一方面還缺少專門關(guān)于耐久性的設(shè)計,這些問題是導致橋梁事故發(fā)生的主要因素,這些因素同橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求相背離,也不能滿足當前橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計在經(jīng)濟性方面的要求。
三、市政橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方面具體細節(jié)分析
1.在市政橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中,極為常見的一大問題便是伸縮縫的相關(guān)設(shè)計。大部分的城市橋梁在設(shè)計中將伸縮縫設(shè)置為普通類型的橡膠支座。但是為了確保其安全性,需要將其修正為活動型的橡膠支座,從而有效避免出現(xiàn)拉裂問題。此類問題產(chǎn)生的主要原因是,如果設(shè)計普通支座,則有極大的可能會出現(xiàn)變形情況,對整個橋梁的結(jié)構(gòu)安全及耐久性兩方面均極為不利。通常情況下,橋面不會與整體的鋼筋網(wǎng)相關(guān),也不會對超載問題進行考慮。但當前現(xiàn)狀是,在我國交通運輸超載問題極為常見,對于城市橋梁的使用安全性及耐久性均帶來了極大的考驗。針對此類問題,在將相關(guān)情況上報給管理部門加強管理的同時,還需在設(shè)計中將超載相關(guān)內(nèi)容納入其中,對其全面充分的考慮。由于伸縮縫所預埋之處的空心梁常常會出現(xiàn)數(shù)量不夠的問題,因此,相關(guān)施工管理部門需著重注意前期檢查工作。
2.結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計。建造與使用市政橋梁期間,因為橋梁主體本身長期暴露在空氣中,很容易受到環(huán)境與有害化學物質(zhì)等因素的侵蝕,加上橋梁結(jié)構(gòu)要承受的車輛、地震、疲勞以及超載等各種因素的影響,加上市政橋梁施工時采用的材料性能風吹日曬下不斷退化,便促使橋梁的結(jié)構(gòu)各部位出現(xiàn)不同程度的損傷及劣化?,F(xiàn)階段橋梁倒塌湖綜合嚴重損害例子越來越少,然而還是有很多市政橋梁由于拉鎖耐久性問題使其使用性能受到影響,一些橋梁的拉鎖未到使用期便不得不進行更換,不僅促使橋梁不能正常使用,還造成嚴重的經(jīng)濟損失。這些問題都和橋梁耐久性安全設(shè)計有著最為直接的關(guān)系,因此也促使人們加強對市政橋梁耐久性問題的重視。長久以來,人們側(cè)重于研究結(jié)構(gòu)的計算方法,卻忽視了關(guān)于總體構(gòu)造與細節(jié)處理上的重視,所以要加強橋梁的耐久性和安全性方面的研究必須往定量分析方面發(fā)展。
3.結(jié)構(gòu)常見的疲勞損傷。市政橋梁結(jié)構(gòu)通常所需承受的車輛荷載與風向荷載屬于動荷載,它們會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成可以循環(huán)變化的應(yīng)力,這些應(yīng)力不僅會導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)振動,還會促使結(jié)構(gòu)因累積出現(xiàn)疲勞損傷。一般市政橋梁使用的材料不是均勻和連續(xù)性的,而且材料上經(jīng)常會有各種微小缺陷出現(xiàn),受循環(huán)荷載作用,該類缺陷會日益發(fā)展合并在一起,進而造成損傷,嚴重時還會在材料內(nèi)部產(chǎn)生宏觀裂紋。假如施工人員不能有效控制住宏觀裂紋,便可能導致材料與結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性斷裂現(xiàn)象。通常早期疲勞損傷很難被檢測到,然而由于它帶來的后果屬于災(zāi)難性的,因而要嚴加防范。疲勞損失在以往常被認為鋼橋設(shè)計過程中最為核心的問題,并且由它引發(fā)的鋼材開裂情況比較多,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計中要將這個問題列為結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮因素的重中之重。
4.防洪水位及人行橋欄桿。在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時,需在充分考量百年洪水位的基礎(chǔ)上對所處地域的防洪水位著重關(guān)注,核查其相關(guān)影響。在對人行橋欄桿進行設(shè)計時,需做好相關(guān)的抗水平外推檢算設(shè)計,欄桿重量也不應(yīng)超過1.2kN/m的范圍,樣式應(yīng)以豎條或是整板為主。欄桿建成后明令禁止行人攀爬,對于一些特殊欄桿給予橋梁設(shè)計的影響也應(yīng)充分全面的考慮。
5.交通量及特殊荷載。在進行城市橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時需在對其所承載交通量全面分析的基礎(chǔ)上進行車道寬度、結(jié)構(gòu)的預測明確。特別是一些互通式的立交橋在設(shè)計時,需依照其自身需求、車輛行駛速度充分考量,對橋梁的結(jié)構(gòu)規(guī)模合理設(shè)計,避免出現(xiàn)交通堵塞問題。我國的超載問題極為突出卻又無法完全杜絕。對于一些極為突出、明顯化的超載情況,可能會導致出現(xiàn)橋梁塌陷、傾覆等問題。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中需對此類特殊因素著重考量。在進行橋梁荷載驗算時,需在最大荷載值的基礎(chǔ)上進行1.4倍的乘以處理。對于一些支座或是墩梁結(jié)構(gòu)可以考慮安裝抗傾覆裝置
6.實例說明。某大橋無論是從結(jié)構(gòu)還是施工上看均達到了世界超一流水平。整座大橋無論是樁基、邊跨鋼箱梁還是鋼箱梁合龍的設(shè)計施工,均讓相關(guān)工作人員煞費苦心。通過對橋梁設(shè)計問題的著重分析研究,最終獲取到了較好的成效。為了更好地應(yīng)對可能出現(xiàn)的問題,相關(guān)設(shè)計人員對此橋結(jié)構(gòu)進行了再設(shè)計施工,對其系桿進行了加固設(shè)計,以此幫助其更好承受拱腳推力,滿足荷載需求。與此同時,還在橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強了減震性能的設(shè)計,從而全面有效的抵擋可能發(fā)生的地震災(zāi)害。另外,在大橋的兩側(cè)還進行了1.5m人行道的設(shè)置。(大橋基本資料如表1所示)
總體而言,我國市政橋梁的設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系尚不完善,很多方面都需要進一步的改進與完善。從某種程度上來講市政橋梁設(shè)計屬于系統(tǒng)性非常復雜的工程,不僅需要具備極其豐富的理論知識,還要盡可能的減少主管經(jīng)驗因素給施工設(shè)計造成的不良影響,只有全面規(guī)避一切不良因素,才能確保市政橋梁設(shè)計方案能夠達到工程規(guī)劃的要求,也才能為后期工程實際施工作業(yè)的開展指明道路。
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