丁順常

（廣西聯(lián)柏建筑設(shè)計有限公司，廣西 南寧 530000）

現(xiàn)階段，各地區(qū)積極完善公路路網(wǎng)，開展大規(guī)模建設(shè)。橋梁作為路網(wǎng)的重要連接點(diǎn)，起到提高通行效率的積極作用。穿山過海建設(shè)橋梁，目的是為人們提供優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)，帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。若想實(shí)現(xiàn)橋梁的價值，做好橋梁性能的把控為關(guān)鍵。深入分析此課題，提出優(yōu)化橋梁設(shè)計的方法，供相關(guān)工程參考借鑒，具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 案例概述

以廣西某大橋項(xiàng)目為例，屬于特大型橋梁。按照設(shè)計方案主橋跨徑部分按照40m+170m+450m+170m+40m 進(jìn)行布置，橋梁全長為870m，設(shè)計為雙塔雙索面半漂浮體系斜拉橋。橋梁主跨設(shè)計為450m。橋梁技術(shù)指標(biāo)整理如表1 所示?，F(xiàn)結(jié)合此橋梁設(shè)計，展開具體的分析。

表1 橋梁的技術(shù)指標(biāo)

2 公路橋梁設(shè)計方案內(nèi)容分析

2.1 大橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

從橋梁設(shè)計角度分析，要圍繞通航、防撞與結(jié)構(gòu)受力等多個方面做好分析，此橋梁按照兩邊對稱210m 邊跨+主跨450m 的方案布置，主橋邊中跨比為0.47。設(shè)計方案中對于主梁的設(shè)計，選擇的是扁平半封閉分離式鋼箱組合梁，梁的寬度設(shè)計為33.5m，寬跨比設(shè)計為1/13.4；梁的高度為3.5m，高跨比為1/128.6；索塔選擇的是鋼筋混凝土鉆石形橋塔，塔高度為147.3m；橋面之上的塔高大約為113m，塔梁高跨比設(shè)計為1/3.98。對于斜拉索，經(jīng)過分析后選擇鋼絞線斜拉索，按照扇形布置。此橋梁結(jié)構(gòu)充分利用建設(shè)位置的運(yùn)輸條件，使用的橋梁構(gòu)件采用工廠化預(yù)制以及現(xiàn)場安裝。預(yù)制的組合梁，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，借助橋面吊機(jī)起吊。采取此施工方案，有效提高作業(yè)質(zhì)量。然而主梁起吊重量很大，作業(yè)期間整體受力和主梁局部結(jié)構(gòu)受力很大，對橋梁設(shè)計有著較高的要求。設(shè)計方案除主梁結(jié)構(gòu)造形外，整體受力的設(shè)計，運(yùn)用輔助墩與交界墩集位置集中壓重的作用，增強(qiáng)衡梁區(qū)域的整體剛度，促使結(jié)構(gòu)受力得到優(yōu)化。

2.2 結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案

橋梁設(shè)計方案中主橋?yàn)榘肫◇w系，選擇索塔位置布置豎向支座、橫向抗風(fēng)支座以及縱向粘滯限位阻尼約束裝置。對輔助墩為保障應(yīng)用性能，設(shè)置豎向支座以及橫向抗風(fēng)支座；對于過渡墩位置，設(shè)置橫向金屬阻尼器以及豎向滑動支座的抗震體系，達(dá)到增強(qiáng)安全性的效果，借助滑動支座實(shí)現(xiàn)對豎向荷載的承受，聯(lián)合應(yīng)用鋼阻尼器適應(yīng)斜拉橋的變形，達(dá)到控制墩量之間橫向?qū)ο笪灰频哪康模_保發(fā)生強(qiáng)震情況時橋梁下部結(jié)構(gòu)不被損傷[1]。

2.3 主梁設(shè)計

一般來說，基于保障安全與質(zhì)量同時實(shí)現(xiàn)的目的，對設(shè)計的組合梁，選擇分別預(yù)制鋼梁與橋面板的方案，之后再分別安裝，完成后遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)具體操作，即設(shè)計的濕接縫方案，完整組合梁的部分工程施工，以此達(dá)到建造的目標(biāo)，采取此應(yīng)對措施，達(dá)到有效處理收縮徐變應(yīng)力的目的，保障混凝土的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。本橋梁設(shè)計方案中主梁選擇的是扁平半封閉分離式方案，制作鋼箱組合梁，此類型的橋梁具有鋼板厚度小的特點(diǎn)，作業(yè)的難度較低，增強(qiáng)截面抗扭和抗彎剛度，因此抗風(fēng)性能以及整體的受力性能更強(qiáng)，促使橋梁安全性得到保障。對使用的組合梁，采取預(yù)制的方法制作，既提高了作業(yè)的效率，還保障了橋梁的質(zhì)量。除此之外，將輔助墩與過渡墩治制作橫隔板整個寬度范圍內(nèi)底板進(jìn)行封閉處理，形成鋼箱截面，向著內(nèi)部填充混凝土?；诒ＷC填芯混凝土能夠與鋼板緊密貼合的目的，通過參與橋梁結(jié)構(gòu)傳力實(shí)現(xiàn)價值，選擇適宜的位置布置鋼筋材料以及剪力鍵，形成組合整體后，有效解決實(shí)際問題，例如壓重等，有效提高橫梁區(qū)整體剛度，增強(qiáng)整體的受力性。

2.4 索塔設(shè)計

按照橋梁設(shè)計方案，對于索塔部分，設(shè)計為鏤空結(jié)構(gòu)，最終形成的是鉆石型物體，承臺之上的塔高度為149.3m。站在把控整體質(zhì)量的目的分析，上塔柱朝向內(nèi)部加以靠攏，將建造高度控制在設(shè)計范圍內(nèi)，即121m，選擇塔頂位置進(jìn)行橫梁的布置。對于下塔柱部分，按照施工的順序流程方案作業(yè)，整體是一個斜直線的表現(xiàn)，從縱向與橫向進(jìn)行設(shè)計，對下塔柱的高度，把控在設(shè)計的要求內(nèi)，本工程為26m?；谠鰪?qiáng)索塔穩(wěn)定性的目的，選擇距離橫梁大約66m 位置布置1 道中橫梁。對于上下塔柱，設(shè)計為鋼筋混凝土構(gòu)件，設(shè)計為矩形空心截面。設(shè)計的斜拉索錨點(diǎn)，采用的是鋼錨梁+鋼牛腿的方案，固定到上塔柱內(nèi)部。具體來說，相對應(yīng)斜拉索面內(nèi)的水平力，整體由鋼錨梁負(fù)責(zé)承擔(dān)，部分不平衡水平分力則由梁端底座進(jìn)行傳遞，傳松給預(yù)埋鋼板，由塔壁承受。對于斜拉索的豎向分力，由牛腿進(jìn)行傳力，傳到塔身后，最后由索塔承受。

2.5 斜拉索的設(shè)計

按照斜拉索設(shè)計方案分析，選擇按照空間雙索面扇形進(jìn)行布置，主塔的兩側(cè)位置分別設(shè)置20 對索，整個橋梁總計80 對索。構(gòu)建的斜拉索所提，使用無粘結(jié)高強(qiáng)度鍍鋅鋼絞線組成，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1860MPa。索體的外層使用HDPE 索套管；對于錨固區(qū)設(shè)置的鋼絞線要求保證沒有粘結(jié)的情況，確保整體的效果[2]。

2.6 性能分析

靜力分析。使用三維有限元軟件，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。主梁和索塔部分通過梁單元模擬分析；斜拉索部分通過空間索單元模擬分析。根據(jù)分析的結(jié)果顯示，處于承載能力極限狀態(tài)下的組合方案，組合梁鋼梁的最大應(yīng)力值結(jié)果為234.3MPa，未超過270MPa，可達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與要求。設(shè)計的組合梁橋面板，按照要求處于作用效應(yīng)頻遇值組合狀態(tài)下，必須要達(dá)到要求，不應(yīng)該產(chǎn)生拉應(yīng)力，同時正截面抗裂達(dá)到全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的受力要求。對于輔助墩周圍梁段橋面板，要求在作用效應(yīng)頻遇值組合情況下，正截面最大拉應(yīng)力值必須要達(dá)到要求，結(jié)果不小于1.918MPa，模擬分析結(jié)果為0.5MPa，可達(dá)到要求。通過作用效應(yīng)準(zhǔn)永久組合條件下的分析，橋梁面板的正截面可以達(dá)到A 類構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)。在運(yùn)營條件下進(jìn)行分析，斜拉索的最小安全系數(shù)結(jié)果為2.6，施工環(huán)節(jié)的最小安全系數(shù)結(jié)果為2.7，意味著安全性可以達(dá)到要求。在汽車活載條件下分析，斜拉索的最大應(yīng)力幅結(jié)果為100.6MPa，其未超過200MPa，可達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

動力和耐久性分析。根據(jù)有限元分析結(jié)果顯示，E1 地震條件下，主塔和橋墩可以保持彈性工作狀態(tài)，可以達(dá)到設(shè)防目標(biāo)控制要求；橫向抗風(fēng)支座的承載性能可以達(dá)到要求；主橋兩端伸縮縫位移量可以達(dá)到要求。在E2 地震條件下分析，主塔可以達(dá)到彈性狀態(tài)，同時抗彎強(qiáng)度能力需求比超過1.78，可以達(dá)到設(shè)防目標(biāo)控制要求。

3 公路橋梁設(shè)計的安全性和耐久性把握策略

3.1 做好設(shè)計前的勘察與設(shè)計分析

基于保障公路橋梁安全性與耐久性的目的，要注重設(shè)計前的勘察作業(yè)與設(shè)計分析，切實(shí)保障橋梁的性能達(dá)標(biāo)。這需要注重前期的勘察與分析，掌握完整的數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計的開展提供依據(jù)與支持，切實(shí)保障設(shè)計的合理性[3]。根據(jù)以往的橋梁設(shè)計實(shí)踐與橋梁運(yùn)行常見問題，做好綜合分析，提出提升橋梁安全性和耐久性的方法，提高橋梁建造的質(zhì)量。

3.2 聯(lián)合運(yùn)用設(shè)計方法

公路橋梁設(shè)計實(shí)踐中聯(lián)合運(yùn)用各類設(shè)計方法，可獲得不錯的成效。首先，要科學(xué)選擇橋梁材料。一般來說，鋼筋與混凝土材料的質(zhì)量影響力較大，關(guān)系著橋梁的安全性和耐久性，因此要做好建設(shè)的有力把控。其次，要選擇適宜的結(jié)構(gòu)方案[4]。橋梁結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計是否合理，影響著橋梁的耐久性。基于此，要做好綜合對比分析，選擇最佳的方案，指導(dǎo)橋梁建造的開展。最后，要高度重視運(yùn)行管理。日常運(yùn)行中的超載問題，給橋梁的安全性與耐久性造成的影響較大，要做好嚴(yán)格的把控。實(shí)踐中要認(rèn)真落實(shí)管理工作，保障橋梁安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)橋梁的價值與作用[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁設(shè)計的安全性和耐久性把控，要做好全面嚴(yán)格的把控。本文結(jié)合實(shí)例，圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析，做簡單的論述，提出做好設(shè)計前的勘察與設(shè)計分析、聯(lián)合運(yùn)用設(shè)計方法等建議，通過優(yōu)化設(shè)計，提升橋梁的性能。