郭小平 梅志軍

摘要：目前橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)比較常見的大跨度橋梁設(shè)計(jì)形式主要包括斜拉橋結(jié)構(gòu)、懸索橋結(jié)構(gòu)、拱橋結(jié)構(gòu)等幾種形式，不同的橋梁結(jié)構(gòu)有著不同的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合橋梁工程建設(shè)的地質(zhì)環(huán)境、跨度距離等相關(guān)信息作為理論依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且合理的采用局部?jī)?yōu)化、整體優(yōu)化、上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及塔吊結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方式對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以求最終能夠達(dá)到較為理想的施工效果，這也是筆者將要與大家進(jìn)行重點(diǎn)探究的核心問題。

關(guān)鍵詞：大跨度橋梁;設(shè)計(jì)要點(diǎn);優(yōu)化策略

橋梁工程一直以來都是國(guó)內(nèi)交通領(lǐng)域中非?；A(chǔ)的項(xiàng)目之一，雖然近幾年來國(guó)內(nèi)的橋梁施工技術(shù)已經(jīng)得到了顯著的提升，但是對(duì)于一些大跨度的橋梁項(xiàng)目而言，工作人員在實(shí)際施工的過程中仍然會(huì)存在一些缺陷問題，為了可以有效的對(duì)這些缺陷問題進(jìn)行優(yōu)化，工作人員也制定了相應(yīng)的優(yōu)化方案，接下來筆者將以大跨度橋梁項(xiàng)目為例，從設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及優(yōu)化策略等方面對(duì)其展開詳細(xì)的論述，希望以下內(nèi)容可以對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)人員有所裨益。

一、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）斜拉橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

其他傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)相比，斜拉橋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在強(qiáng)穩(wěn)定性和高穩(wěn)定性等方面，斜拉橋結(jié)構(gòu)通常是由主梁、拉索等幾個(gè)部分共同構(gòu)成，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)斜拉橋結(jié)構(gòu)時(shí)，需要重點(diǎn)注意以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：第一，結(jié)構(gòu)施工場(chǎng)地的實(shí)際情況，合理的將三部分結(jié)構(gòu)通過相互組合形成不同的橋梁體系，如支撐體系、懸浮體系等等;第二，設(shè)計(jì)人員在對(duì)斜拉橋的索面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要以斜拉橋所能承受承載力的最大值為標(biāo)準(zhǔn)，通常可以設(shè)計(jì)為雙平行式或者雙索面式，以提高斜拉橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;第三，由于斜拉橋結(jié)構(gòu)自身具有特殊的自錨特征，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不需要額外對(duì)該斜拉橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨錠的設(shè)計(jì);第四，斜拉橋結(jié)構(gòu)通常適用于跨徑通常在200m-800m之間的河流、峽谷等地區(qū)[1]。

（二）懸索橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

懸索橋結(jié)構(gòu)主要適用于一些山區(qū)地帶，通常由主纜、加勁梁、塔柱、錨錠等結(jié)構(gòu)組成，懸索橋結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于一些跨徑較大且高度較高的環(huán)境條件中，并且也取得了良好的成效。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)懸索橋結(jié)構(gòu)時(shí)，也應(yīng)當(dāng)注意以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：第一，設(shè)計(jì)兩個(gè)塔柱結(jié)構(gòu)來支撐懸索橋，加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性;第二，合理的使用相應(yīng)的材料來制作塔架，在懸索橋的兩端使用錨錠進(jìn)行固定;第三，使用塔架將懸索橋結(jié)構(gòu)均勻的分為三個(gè)部分，其中包括一個(gè)中跨和兩個(gè)邊跨，邊跨的具體長(zhǎng)度可以根據(jù)錨固結(jié)構(gòu)的具體施工位置進(jìn)行確定，一般來說，設(shè)計(jì)人員常常會(huì)將懸索橋結(jié)構(gòu)中的中跨和邊跨的長(zhǎng)度比例設(shè)計(jì)為2：1或者4：1，垂跨值比例則可以設(shè)計(jì)為1：6或者1：7，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合橋塔的高度對(duì)其適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以求能夠達(dá)到最佳的作用效果。

（三）拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

拱橋結(jié)構(gòu)是國(guó)內(nèi)歷史非常悠久的一種橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作人員在設(shè)計(jì)大跨度拱橋結(jié)構(gòu)時(shí)，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置拱橋的參數(shù)，與其相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括兩部分內(nèi)容：第一，拱軸線的設(shè)計(jì)，對(duì)于恒載比重較大的公路混凝土拱橋結(jié)構(gòu)而言，工作人員可以將拱軸線設(shè)計(jì)為恒載壓力線，對(duì)于活載較大的鐵路混凝土拱橋結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)為恒載與活載相結(jié)合的形式，對(duì)于上承式實(shí)腹或者空腹類的拱橋結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為懸鏈線，對(duì)于中承式或者下承式大跨度鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)則可以設(shè)計(jì)為低拱軸系數(shù)的懸鏈線，工作人員可以根據(jù)拱橋結(jié)構(gòu)的類型不同來選擇最佳的拱軸線，以求達(dá)到理想的拱橋施工效果;第二，拱腳段負(fù)彎矩的設(shè)計(jì)，對(duì)于全截面填充的混凝土拱橋結(jié)構(gòu)可以采用拉應(yīng)力超限的方式來完成拱腳段負(fù)彎矩的設(shè)計(jì)，對(duì)于截面增高而不填充混凝土的橋梁結(jié)構(gòu)則可以采用壓應(yīng)力超限的設(shè)計(jì)方案。

二、優(yōu)化策略

（一）局部?jī)?yōu)化

對(duì)大跨度橋梁進(jìn)行局部?jī)?yōu)化可以有效的提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量水平，具體優(yōu)化策略如下：第一，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中的加勁梁的橫截面面積進(jìn)行優(yōu)化，并且按照一定的比例將鋼梁、混凝土梁、疊合梁、混合梁進(jìn)行相互組合，通過這種方式來進(jìn)一步優(yōu)化加勁梁的應(yīng)用性能;第二，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的主纜動(dòng)力進(jìn)行優(yōu)化，這種優(yōu)化方式主要適用于斜拉橋結(jié)構(gòu)和懸索橋結(jié)構(gòu)，由于這兩種橋梁結(jié)構(gòu)大多是由纜索作為主要的支撐結(jié)構(gòu)，因此該類橋梁結(jié)構(gòu)極易受到外界影響因素而出現(xiàn)強(qiáng)烈的振幅，因此設(shè)計(jì)人員可以對(duì)該類橋梁結(jié)構(gòu)中的主纜設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，減少耦合振動(dòng)，提高其穩(wěn)定性[3];第三，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中的橋墩進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的具體情況適當(dāng)?shù)膶?duì)橋墩的數(shù)量、位置以及受力情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以此來顯著提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

（二）整體優(yōu)化

與局部?jī)?yōu)化相對(duì)應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式便是整體優(yōu)化，從客觀的角度上來說，大跨度橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性非常高，所涉及到的參數(shù)與變量也非常多，因此工作人員想要更加全面的對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，則需要合理的將局部?jī)?yōu)化與整體優(yōu)化相結(jié)合，從宏觀的層面上對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的全過程造價(jià)、施工工藝以及動(dòng)力性能等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還需要在保障橋梁結(jié)構(gòu)基本功能特性的基礎(chǔ)上盡可能的提高其美觀性，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化與景觀優(yōu)化相結(jié)合，從而進(jìn)一步加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的整體施工效果。

（三）上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對(duì)于橋梁的上部結(jié)構(gòu)而言，其主要是用于承載整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的自身重力，工作人員要想對(duì)大跨度橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以采取以下優(yōu)化措施：第一，對(duì)于一些以空心板為主的橋梁結(jié)構(gòu)，其跨徑相對(duì)較小，橋梁規(guī)格較大，因此常常會(huì)出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的半徑過大或者承載力達(dá)不到既定標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)問題，針對(duì)這種情況，工作人員可以適當(dāng)?shù)販p少高墩結(jié)構(gòu)的數(shù)量來有效地對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)潛在的安全問題進(jìn)行緩解和消除;第二，對(duì)于一些山區(qū)地域內(nèi)的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，工作人員可以采用曲線梁或者T梁來調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)平面的線型，通過這種方式來有效地減少橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎扭的情況，提高橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量[4]。

（四）塔吊結(jié)構(gòu)優(yōu)化

工作人員在對(duì)大跨度橋梁項(xiàng)目的塔吊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，通常會(huì)使用到翻模施工技術(shù)，在應(yīng)用該技術(shù)是需要借助一些運(yùn)輸性能良好的塔吊設(shè)備將橋梁項(xiàng)目中的上層模板進(jìn)行吊起處理，然后在將施工平臺(tái)固定在模板支架上，使用塔吊設(shè)備將橋梁結(jié)構(gòu)中下層模板進(jìn)行拆卸，再按照上層模板的尺寸和規(guī)格進(jìn)行測(cè)量和安裝，使得施工模板與施工平臺(tái)結(jié)合為統(tǒng)一整體。為了提高施工作業(yè)的效率，工作人員還可以在橋梁結(jié)構(gòu)中每間隔5m便設(shè)置一個(gè)全新的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，若將整個(gè)大跨度橋梁結(jié)構(gòu)看作一個(gè)平面，則橋梁項(xiàng)目中所使用的塔吊結(jié)構(gòu)將會(huì)始終處于該平面內(nèi)并且持續(xù)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，通過這種優(yōu)化方式不僅可以大幅度減少橋梁結(jié)構(gòu)中模板偏移或者裂縫等問題，從而更好的提高該橋梁結(jié)構(gòu)的美觀性。

三、結(jié)語(yǔ)：

大跨度橋梁工程已然成為交通領(lǐng)域中未來幾年的重要發(fā)展趨勢(shì)，雖然現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的大跨度橋梁項(xiàng)目仍然處于發(fā)展階段，在實(shí)際施工設(shè)計(jì)中還存在一些不足之處，但是隨著國(guó)內(nèi)交通領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，筆者相信在不久之后大跨度橋梁項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)水平會(huì)得到巨大的突破，大幅度提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少橋梁結(jié)構(gòu)中潛在的安全隱患問題，為推動(dòng)國(guó)內(nèi)交通行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)，這也正是我們所期望看到的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳鵬，吳燕蘭.大跨度橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)與優(yōu)化策略[J].交通世界，2017（32）：196-197.

[2]赫騰飛，趙文娟，牛偉.大跨度橋梁設(shè)計(jì)中的人文思考[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（11）：159-160.

[3]戴暉.公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].中華民居（下旬刊），2014（09）：247-249.

[4]戎仕騰.大跨度橋梁施工技術(shù)要點(diǎn)分析[J].黑龍江交通科技，2013，36（11）：168-171.