王 愛（洛陽城市建設(shè)勘察設(shè)計院有限公司，河南洛陽471000）

淺析現(xiàn)代橋梁設(shè)計的發(fā)展趨勢

王 愛（洛陽城市建設(shè)勘察設(shè)計院有限公司，河南洛陽471000）

近年來，我國在橋梁工程建設(shè)方面發(fā)展迅猛，并且取得了非常大的突破，特別是在新橋型、大跨徑橋梁的應(yīng)用方面已經(jīng)取得了巨大的成就。但是從我國橋梁工程建設(shè)方面的整體水平來看，我國與世界發(fā)達國家橋梁設(shè)計先進水平還有不小的差距，了解那些發(fā)達國家橋梁設(shè)計發(fā)展的新動向與趨勢，對于我國目前橋梁設(shè)計發(fā)展有重要意義。

橋梁設(shè)計；問題；發(fā)展趨勢

1 前言

改革開放以后，我國經(jīng)濟實力與綜合國力得到了巨大的增強，我國在橋梁建設(shè)方面有了迅猛發(fā)展，特別是大跨徑的橋梁建設(shè)，已經(jīng)取得了輝煌成就，我國橋梁建設(shè)在美觀性、功能性、安全性與經(jīng)濟性等方面還有許多不足。

2 我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)現(xiàn)狀

我國文化悠久，橋梁發(fā)展歷史長遠，從古代的古典拱橋趙州橋到遍布全國的現(xiàn)代梁橋、拱橋、斜拉橋等各種橋型。我國現(xiàn)代橋梁應(yīng)用最廣泛的為梁橋，其次為拱橋，斜拉橋、懸索橋適應(yīng)跨徑大，費用高，基本分布于沿海城市及發(fā)達城市。橋梁建筑材料從最早的木材、石材發(fā)展到現(xiàn)在的混凝土、鋼材，其中混凝土橋應(yīng)用最廣。

3 橋梁設(shè)計基本原則

3.1 安全性

我國最近幾年，多座橋梁突然發(fā)生倒塌或者損壞，工程界已經(jīng)重視橋梁的安全問題。一般的看法是目前的工程事故的原因主要由野蠻施工與管理腐敗導(dǎo)致的。但是短期內(nèi)發(fā)展突然倒塌則是由施工質(zhì)量沒有達到規(guī)范和設(shè)計要求，典型的原因包括使用的材料強度不符合標(biāo)準(zhǔn)與施工工藝沒有達到要求等；還有個別的橋梁在施工過程中存在偷工減料的情況發(fā)生。更對橋梁的安全性造成致命的損害。

橋梁設(shè)計的安全問題主要有行車安全、通航安全、施工安全和基礎(chǔ)地質(zhì)條件等方面。行車安全：橋面設(shè)施應(yīng)該合理布置，要根據(jù)具體的車流量和公路等級來決定，是否有必要設(shè)置護欄、中央隔離帶、分車帶，從而確保行車的安全性。通航安全：在有通航凈空保證的前提下，還需要注意是否允許拖船組成的船隊通過，在橋下收留的方向是否與和橋梁垂直，在有這樣的問題時應(yīng)該加大橋梁的跨徑。施工安全：這是非常重要的一點，在制定施工組計劃中，必須要考慮颶風(fēng)以及洪水等給橋梁施工帶來的不利影響，施工建設(shè)要求在洪水到來之前橋墩施工面一定要超出洪水水位?；A(chǔ)地質(zhì)條件的安全：根據(jù)規(guī)范。冰凍深度、基礎(chǔ)埋深與河流的沖刷深度的要求，還要對地質(zhì)基礎(chǔ)進行必要的檢查，看看附近是否有溶洞、斷層以及裂縫等一些不適宜的地質(zhì)條件。

3.2 經(jīng)濟性

經(jīng)濟性包含橋梁建設(shè)工程的造價、工期以及橋梁后期的養(yǎng)護費三個方面。橋梁工程造價其主要是由人工費、機具設(shè)備費以及材料費三方面組成。人工費和機具設(shè)備費：因為不同的地區(qū)之間有著很大的差異，應(yīng)根據(jù)預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)進行估算。材料費因時間的差異而影響比較大，暫時按用量衡量；根據(jù)已建設(shè)的同類體系、同載荷標(biāo)準(zhǔn)的相近跨度的橋梁的工程量，參考設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸并結(jié)合經(jīng)驗尺寸，估算出總體設(shè)計的輪廓尺寸，然后對主要結(jié)構(gòu)的少數(shù)控制截面進行粗略的演算。工期：橋梁是道路交通的最要組成部分，道路修到哪里的橋梁建設(shè)應(yīng)該完工，這樣可以節(jié)約很多不必要的時間，這樣還可以確保機具設(shè)備、材料以及人員的順利運送，線路及早的運營，國民經(jīng)濟也可以早一點受益。影響工期的因素有以下幾種：工程本身的大小；資金是否足夠充足；施工的方法與工程本身的機構(gòu)難易程度等都會在不同程度的影響工期。養(yǎng)護維修：橋梁建設(shè)完工后，在使用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些程度的損壞，需要修復(fù)這樣的橋梁就會產(chǎn)生一定的費用，橋梁其用料不同會有非常大的差異，要分別考慮，還要考慮由軍事打擊、自然災(zāi)害等破壞的修復(fù)。

3.3 功能性

橋梁的功能主要有兩個方面，承受荷載與跨越障礙。為了確保受力合理，傳力路線直接以及簡潔的結(jié)構(gòu)形式，尤其注意風(fēng)載、地震等因素，論證能夠確保結(jié)構(gòu)功能的實施。在地震地區(qū)修建橋梁應(yīng)該注重選擇抗震好的橋梁架構(gòu)。如梁式橋梁要比拱形的抗震性要好，低樁要比高樁好等。遇到突發(fā)情況造成橋梁的破壞，從難易程度考慮，梁式橋比拱式橋更容易修復(fù)。要根據(jù)其實際情況考慮，能做小的絕不做大的。這樣不至于造成國家資金浪費。

3.4 美觀性

橋梁的設(shè)計不僅要考慮其功能性、安全性和經(jīng)濟性，橋梁美觀的問題應(yīng)該被重視，突出橋梁的美觀。伴隨我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們越來越重視橋梁美觀設(shè)計，橋梁美學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代橋梁建設(shè)中一門獨立的研究項目，橋梁的建筑風(fēng)格與橋梁的裝飾應(yīng)該與所處環(huán)境相協(xié)調(diào)，對于城市中一些大型橋梁爭取建設(shè)成一座具有標(biāo)志性的建筑物，成為一個城市的一道風(fēng)景線。

4 現(xiàn)代橋梁設(shè)計發(fā)展趨勢

經(jīng)過長時間發(fā)展，我國在橋梁設(shè)計方面、建設(shè)方面取得了輝煌成就，已經(jīng)接近世界先進水平。為我國今后橋梁發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，我國橋梁建設(shè)未來發(fā)展趨勢有以下幾點：

4.1 逐漸加大橋梁跨徑

我國現(xiàn)在鋼梁的最大跨度已經(jīng)超過了500m，懸索橋到達了1990m等，由于跨海與跨江的需要，橋梁的跨度還在不斷的加大，預(yù)計鋼斜拉橋會突破1000m，鋼懸索橋會超過3000m?；炷翗颍毫簶虻目缍葧_到270m、拱形橋?qū)_到420m。

4.2 結(jié)構(gòu)逐漸輕型化

隨著橋梁跨徑的逐步加大，混凝土梁已無法適應(yīng)橋梁跨徑增加的要求；而鋼梁由于其質(zhì)量輕、強度高等特點得到廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)和材料特性也得到最大發(fā)揮和利用，如現(xiàn)在大部分斜拉橋、懸索橋及大跨徑連續(xù)梁橋等其主梁均采用鋼箱梁或鋼箱加勁梁，使得梁高大大減小，從而使橋梁變得十分輕巧秀美。同時，隨著新材料的研發(fā)和利用，鋁合金作為典型的有色金屬，其耐腐蝕、高強度、質(zhì)量輕等諸多優(yōu)點，使其在傳統(tǒng)的門窗、汽車制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著新產(chǎn)品的不斷開發(fā)，鋁合金材料已經(jīng)在船舶、橋梁等領(lǐng)域的應(yīng)用也開始嶄露頭角。鋁合金在橋梁上的應(yīng)用，國內(nèi)外已經(jīng)有400余個實例，鋁合金在橋梁建設(shè)的使用大大降低的橋梁結(jié)構(gòu)的重量。

4.3橋梁建設(shè)技術(shù)

混凝土梁橋出現(xiàn)了頂推法、懸臂平衡施工法、拱橋無支架法。這些提升了混凝土橋梁的競爭力。懸索橋采用鋼箱加勁梁，在技術(shù)上取得了新的突破。斜拉橋的涌現(xiàn)、崛起，為橋梁的發(fā)展展現(xiàn)了豐富多彩的內(nèi)容。這些成就使得我國在橋梁技術(shù)上的到了空前的提升。

4.4 預(yù)應(yīng)力運用更加豐富、靈活

預(yù)應(yīng)力是為了改善結(jié)構(gòu)服役表現(xiàn)，在施工期間給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加的壓應(yīng)力，結(jié)構(gòu)服役期間預(yù)加壓應(yīng)力可全部或者部分抵消載荷導(dǎo)致的拉應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)破壞。常用語混凝土結(jié)構(gòu)，是在混凝土結(jié)構(gòu)承受荷載之前，預(yù)先對其施加壓力，使其在外荷載作用時的受拉區(qū)混凝土內(nèi)力產(chǎn)生壓應(yīng)力，用以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)在正常使用的情況下不產(chǎn)生裂痕或者產(chǎn)生裂痕比較晚。

預(yù)應(yīng)力的一部分在橋梁建設(shè)中得到了廣泛地應(yīng)用。不僅允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，而且還允許在極端荷載時出現(xiàn)開裂等?？梢杂行П苊馊A(yù)應(yīng)力時出現(xiàn)沿縱向開裂和拱形過大。剛度較全預(yù)應(yīng)力為小，可以利于抗震。

體外預(yù)應(yīng)力是在20世紀(jì)20年代末開始在橋梁建設(shè)中應(yīng)用的，在70年代后應(yīng)用開始以來。體外配索，不僅可以減少截面尺寸與結(jié)構(gòu)橫載，還可以提高構(gòu)件的施工質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力不僅只有這些，還有雙預(yù)應(yīng)力、無粘預(yù)應(yīng)力和在世界上較多應(yīng)用預(yù)應(yīng)力梁等，它們使預(yù)應(yīng)力變得更加豐富與靈活。

4.5 提升施工方法

最近幾年橋梁的施工方法也在不斷的發(fā)展中，其中頂推法不僅僅運用在直線橋梁，還可以在平曲線上的梁與豎曲線上的梁。除了這些，還有別的也在發(fā)展：使用環(huán)形滑道，它的好處是不用使用喂氟板；拉索錨已經(jīng)具有自動開啟、閉鎖；梁前進時錨定，千斤回程時可以自動開啟；并把支座安裝在梁上，這樣可以不需要頂推后重新設(shè)置。

5 結(jié)束語

在我國經(jīng)濟快速發(fā)展下，對于橋梁的設(shè)計提出更高的要求，因此橋梁設(shè)計部門要加強在橋梁設(shè)計方面人才的培養(yǎng)以及現(xiàn)在從業(yè)人員技術(shù)提升的培訓(xùn)。雖然我國經(jīng)濟水平以及綜合國力已經(jīng)有了非常大的增強。當(dāng)前我國在橋梁設(shè)計的整體上和世界一流的橋梁設(shè)計仍然有一定的差距。我國橋梁設(shè)計還應(yīng)該總結(jié)經(jīng)驗，提升水平、力爭達到高標(biāo)準(zhǔn)與高質(zhì)量的建橋標(biāo)準(zhǔn)。

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