盧毅

（身份證號(hào)：36220419820906001X）

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，我國(guó)橋梁建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模也在不斷的增長(zhǎng)，這也使得橋梁施工技術(shù)也到了很大的進(jìn)步，在橋梁設(shè)計(jì)方面也有了一定的提升，能夠有效的緩解大跨度橋梁設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的各種問(wèn)題。但是，隨著我國(guó)橋梁建設(shè)施工數(shù)量的日益增加，要想促進(jìn)大跨度橋梁建設(shè)的健康發(fā)展，那么就必須要確保橋梁建設(shè)工作具有穩(wěn)定性和持久性，這就對(duì)橋梁設(shè)計(jì)工作提出了更高的要求，必須要進(jìn)一步完善橋梁設(shè)計(jì)工作，并將內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的優(yōu)化，從而確保大跨度橋梁安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 大跨度橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

現(xiàn)如今我國(guó)橋梁施工的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，能夠滿足各種結(jié)構(gòu)形式的大跨度橋梁施工的技術(shù)要求。目前我國(guó)大跨度橋梁類(lèi)型主要包括斜拉橋、拱橋、懸索橋等，還有一些新型的橋梁結(jié)構(gòu)，比如全索橋、索桁橋等。但是斜拉橋、拱橋和懸索橋相比較于其他的橋梁結(jié)構(gòu)樣式，不論是在技術(shù)熟練度合適在結(jié)構(gòu)安全性等方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，這也是我國(guó)目前大跨度橋梁發(fā)展的主要趨勢(shì)。

1.1 大跨度斜拉橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

大跨度斜拉橋和其他橋梁結(jié)構(gòu)相比具有跨度大、穩(wěn)定性高、承載力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠突破傳統(tǒng)梁氏結(jié)構(gòu)橋梁中跨越能力不足等問(wèn)題。大跨度斜拉橋的構(gòu)成結(jié)構(gòu)主要有主梁、斜拉索和塔柱這三個(gè)部分。因此，設(shè)計(jì)人員在對(duì)大跨度斜拉橋進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候可以根據(jù)這但各部分之間的不同組合關(guān)系來(lái)進(jìn)行自由的組合，然后設(shè)計(jì)出不同形狀和結(jié)構(gòu)的橋梁[1]。但是，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要注意，在對(duì)橋梁的索面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要根據(jù)橋梁所承受的最大力度來(lái)將索面設(shè)計(jì)為雙斜索面或者平行索面。另外，由于斜拉橋的拉索具有“自錨”的特征，所以在峽谷或河流地帶進(jìn)行施工時(shí)，不需要設(shè)置固定橋梁的錨碇，大跨徑斜拉強(qiáng)普遍設(shè)計(jì)使用的跨徑范圍在200～800m的區(qū)間內(nèi)。

1.2 大跨度拱橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

拱橋是我國(guó)目前使用時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)的橋梁結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)的拱橋類(lèi)型當(dāng)中主要以石拱橋?yàn)橹?。而在我?guó)現(xiàn)階段的拱橋設(shè)計(jì)中，往往會(huì)加入一些現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念和元素，將鋼筋結(jié)構(gòu)的拱橋和混合類(lèi)型的拱橋進(jìn)行結(jié)合。我國(guó)目前的拱橋結(jié)構(gòu)則主要以鋼管材質(zhì)的混凝土和鋼筋混凝為主要的材料。這種材質(zhì)拱橋在施工的過(guò)程中具有施工周期短、操作簡(jiǎn)單以及承載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，并且其在使用的過(guò)程中還有具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的優(yōu)勢(shì)，因此，拱橋結(jié)構(gòu)是我國(guó)山區(qū)大跨度橋梁建設(shè)的首先。此外，拱橋結(jié)構(gòu)還非常的適用于跨徑較短的橋梁上。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的拱橋結(jié)構(gòu)中拱肋則可以分為實(shí)體拱肋和桁式拱肋這兩個(gè)類(lèi)型，因此，橋梁設(shè)計(jì)人員在對(duì)拱肋設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要根據(jù)橋梁的實(shí)際跨徑來(lái)選擇合理的鋼管形式。單管形式性能較高，并且施工流程簡(jiǎn)單，但是抗彎性較差，而多管形式具有較強(qiáng)的抗彎性能，適合在跨度較大的橋梁設(shè)計(jì)中使用。所以，在拱橋設(shè)計(jì)當(dāng)中，一定要采取合理的措施，確保拱橋設(shè)計(jì)工作的合理性和科學(xué)性。

1.3 大跨度懸索橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

我國(guó)具有非常廣闊的山區(qū)，在這些山區(qū)道路建設(shè)往往需要借助大跨度橋梁來(lái)進(jìn)行道路的連結(jié)。而懸索橋結(jié)構(gòu)主要適應(yīng)于我國(guó)山區(qū)的大跨度的橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中。懸索橋橋梁結(jié)構(gòu)主要為主纜、塔柱、錨碇和勁梁這四個(gè)部分組成，非常適應(yīng)于我國(guó)山區(qū)跨徑較大和高度較高的環(huán)境。比如：南京長(zhǎng)江大橋、舟山西堠門(mén)大橋、潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋等，這些大橋采用的都是大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)。在懸索橋的設(shè)計(jì)當(dāng)中，通常是在橋梁的兩端設(shè)計(jì)塔柱來(lái)支撐橋身，因此，必須要確保塔柱具有良好的承載力[2]。通常情況下，會(huì)使用鋼筋混凝土材料用來(lái)固定橋梁兩端的懸索連結(jié)橋梁和塔柱，這樣一來(lái)整個(gè)懸索橋就被分成了一個(gè)中跨和兩個(gè)邊跨的結(jié)構(gòu)，而邊跨的具體長(zhǎng)度需要根據(jù)錨固定的位置以及工程的成本來(lái)確定。而在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，中跨和邊跨的長(zhǎng)度比例，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)根據(jù)塔橋的高度來(lái)調(diào)整。

2 大跨度橋梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)策

2.1 橋梁局部?jī)?yōu)化

對(duì)于橋梁的局部?jī)?yōu)化具體可以從以下幾個(gè)方面著手：①對(duì)加勁梁的橫截面進(jìn)行優(yōu)化，這就需要對(duì)疊合梁、鋼梁和混合梁進(jìn)行全面的強(qiáng)化。但是，在我國(guó)目前一些跨度較大的橋梁施工當(dāng)中，通產(chǎn)會(huì)采用鋼梁材料為主跨梁的形式，采用混凝土和鋼梁結(jié)合的比較少。②對(duì)斜拉索和主纜動(dòng)力進(jìn)行優(yōu)化，在我國(guó)大跨度的橋梁建設(shè)當(dāng)中，斜拉橋是最常見(jiàn)和應(yīng)用最為廣泛的橋梁結(jié)構(gòu)[3]。但是，在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)線纜支撐力度較低的問(wèn)題，并且在一些外界因素影響下，也會(huì)對(duì)拉索造成一定的影響，使得拉索出現(xiàn)震動(dòng)等現(xiàn)象。比如，在出現(xiàn)自然災(zāi)害的情況下，主梁和拉索之間就會(huì)相互出現(xiàn)震動(dòng)的現(xiàn)象。③對(duì)橋墩和橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化，橋墩和橋梁基礎(chǔ)是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，加強(qiáng)對(duì)著兩個(gè)部分的優(yōu)化，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化橋梁自身的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中一旦橋墩和橋梁基礎(chǔ)所處的位置不當(dāng)或者數(shù)量不合理，都會(huì)影響到橋梁自身穩(wěn)定性，并且還會(huì)對(duì)橋梁的整體耐久性和穩(wěn)固性產(chǎn)生很大的影響。因此，橋梁設(shè)計(jì)人員在對(duì)橋墩和橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要對(duì)橋梁的整體進(jìn)行綜合的分析和考量。

2.2 大跨度橋梁的整體優(yōu)化

通常情況下，大跨度橋梁的內(nèi)部普遍屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，并且橋梁結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性特征，因此設(shè)計(jì)的工作量非常的大，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還會(huì)牽涉多很多的專(zhuān)業(yè)類(lèi)型，這也會(huì)在一定程度上加大設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化難度。因此，在對(duì)大跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程中，必須要增強(qiáng)對(duì)優(yōu)化工作的重視程度，對(duì)整個(gè)橋梁的質(zhì)量進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)，減低橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計(jì)工作中的難度。此外，在對(duì)大跨度橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，重點(diǎn)內(nèi)容還包括對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造價(jià)、動(dòng)力性能以及施工技術(shù)等，這有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化和對(duì)景觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相互協(xié)調(diào)。

2.3 基于可靠度的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論都是建立在容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上的。但是隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法正在逐漸向著近似概率法、半概率設(shè)計(jì)法和全概率設(shè)計(jì)法轉(zhuǎn)變，這也就出現(xiàn)了很多基于可靠性理念的橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)際上，優(yōu)化和可靠度在本質(zhì)上存在一定的聯(lián)系[4]?？煽慷冉Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法主要為以下兩種：①以結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)效概率為約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；②以元件可靠度或各種失效模式為可靠度為約束條件的設(shè)計(jì)方法。

基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)中存在的各種不確定因素進(jìn)行描述，并采取定量分析的方式得出的安全性和經(jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面的指標(biāo)，從而更好的協(xié)調(diào)橋梁安全和建設(shè)經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾，這也是傳統(tǒng)的定制設(shè)計(jì)法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。由此可見(jiàn)，在大跨度橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化當(dāng)中應(yīng)用可靠度結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論，具有較強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值。但是，在實(shí)際的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要想確保橋梁的實(shí)用性，還必須要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的優(yōu)化模型。

2.4 對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇的過(guò)程中，必須要根據(jù)橋梁的實(shí)際使用狀況和特點(diǎn)，并對(duì)整個(gè)橋梁的施工工藝、施工技術(shù)、承載能力以及經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行全方位的考察和分析。但是，在對(duì)于一些簡(jiǎn)支空心板結(jié)構(gòu)的橋梁進(jìn)行施工的過(guò)程中，由于橋梁自身的跨徑較小，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)橋梁高跨比例存在不統(tǒng)一的問(wèn)題。因此，在對(duì)一些山區(qū)建設(shè)大跨度橋梁時(shí)，一定不能夠選擇這種結(jié)構(gòu)的橋形。另外，還有一些預(yù)制拼裝的多梁T型橋梁結(jié)構(gòu)，這種橋梁結(jié)構(gòu)具有施工簡(jiǎn)化、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，其整體的工程造價(jià)會(huì)地域整體式的橋梁建設(shè)成本，因此，這種橋梁結(jié)構(gòu)在目前的大跨度橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，大多數(shù)的曲線梁和T形梁的斷面都屬于靠口類(lèi)型，并且橋梁自身的平衡度和扭曲程度所承受的壓力和箱梁所承受的壓力存在很大的差距[5]。因此，在曲線橋梁彎度較小的情況下，就必須要采取直梁設(shè)計(jì)的方式，這樣才能夠確保通過(guò)翼緣板自身的寬度。同時(shí)還需要對(duì)橋梁平面的線性進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，進(jìn)而確保橋梁自身的彎曲作用能夠被充分的發(fā)揮出來(lái)。

2.5 橋梁墩臺(tái)塔吊結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在橋梁施工中的翻模施工技術(shù)中，首先采取的就是塔吊，塔吊能夠?qū)⒛０暹M(jìn)行合理的運(yùn)輸。在實(shí)際的施工過(guò)程中，施工人員需要將施工平臺(tái)和模板進(jìn)行固定，然后將下層的模板拆卸下來(lái)，通過(guò)這樣的方式可以確保上層模板的安裝和測(cè)量工作的順利進(jìn)行。另外，在翻模施工技術(shù)當(dāng)中，可以將橋梁施工模板和平面看作兩個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，但是，很多的施工人員在施工的過(guò)程中，卻會(huì)經(jīng)常將橋梁模板和平面看作一個(gè)整體，雖然采取這樣的方式進(jìn)行施工，在初級(jí)階段施工過(guò)非常的簡(jiǎn)化，但是當(dāng)施工到了中級(jí)階段，就會(huì)使得整體的施工難度加大。此外，采取橋梁的墩臺(tái)塔吊翻模施工技術(shù)進(jìn)行施工，還能夠?qū)⑹┕さ哪０搴推脚_(tái)進(jìn)行分離，從而簡(jiǎn)化施工，并且還能夠有效的避免墩臺(tái)橋梁模板的表面出現(xiàn)扭曲和裂縫等現(xiàn)象，確保橋梁混凝土墩臺(tái)的美觀性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，對(duì)我國(guó)道路交通運(yùn)輸?shù)男枨罅恳苍诓粩嗟脑鲩L(zhǎng)，這也對(duì)我國(guó)的道路交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。橋梁是我國(guó)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，因此，加強(qiáng)對(duì)大跨度橋梁的設(shè)計(jì)對(duì)于我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義。這就要求橋梁設(shè)計(jì)人員必須要深入的把握橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并結(jié)合橋梁建設(shè)工程的實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的優(yōu)化，從而提高大跨度橋梁設(shè)計(jì)的水平，促進(jìn)我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)的健康發(fā)展。