劉望春 楊瑞
中建鐵路投資建設(shè)集團有限公司設(shè)計研究院 湖北 武漢 430000
我國在路橋建設(shè)方面起步較晚,但是發(fā)展速度較快,目前的橋梁設(shè)計與建造水平已經(jīng)位居世界前列,港珠澳大橋、杭州灣跨海大橋等超大型的橋梁技術(shù)已經(jīng)被我們攻克。在諸多的橋梁技術(shù)中,結(jié)構(gòu)化的設(shè)計技術(shù)也被廣泛應(yīng)用,它是把整個的橋梁結(jié)構(gòu)劃分為更具體模塊,實現(xiàn)了模塊化的組合,從而提升了道路橋梁的施工效率和質(zhì)量。
在以往的路橋設(shè)計中,設(shè)計方案的制定往往多依照路橋項目的建設(shè)方的技術(shù)規(guī)范要求以及工程設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗開展,模型的計算與設(shè)計的精細(xì)化程度不高。在橋梁的實用性、可靠性、經(jīng)濟性方面要做好相關(guān)的論證和評估。對力學(xué)性能要做好測算,并開展可行性測試,同時在模擬相關(guān)的數(shù)據(jù)后,在施工現(xiàn)場進(jìn)行工程方案的對照試驗,對方案的可行性做充分的核驗,并結(jié)合實際的性能表現(xiàn)再對方案做相關(guān)的調(diào)整和完善。在傳統(tǒng)方式下,設(shè)計人員重點在于橋梁框架結(jié)構(gòu)和承載力度上,對于路橋整體結(jié)構(gòu)的耐久度和承載力考慮不充分,盡管是確保了現(xiàn)有條件下的工程質(zhì)量,但是仍舊不是最優(yōu)的設(shè)計結(jié)構(gòu)。在目前建設(shè)單位對橋梁的耐久實用性要求不斷提升,路橋技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的狀況下,結(jié)構(gòu)化設(shè)計應(yīng)用到路橋設(shè)計中的價值也在逐步地凸顯。該方案是給路橋的整體結(jié)構(gòu)“切塊”,切的標(biāo)準(zhǔn)通常是以功能和結(jié)構(gòu)兩方面做參考,各模塊間相互獨立,功能一致,結(jié)合路橋結(jié)構(gòu)的特點做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)繪制,該手段的應(yīng)用有效地促進(jìn)了施工方案的進(jìn)一步優(yōu)化,加速了工程建設(shè)進(jìn)度,降低了材料、工藝方面的成本耗費,提升工程項目的經(jīng)濟效益,也促進(jìn)了工程質(zhì)量的進(jìn)一步提升。
一是連貫性原則。路橋工程的質(zhì)量集中表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和耐久度上,要確保結(jié)構(gòu)化設(shè)計應(yīng)用后,橋梁的結(jié)構(gòu)總體平穩(wěn),同時可以保持較長的使用年限,這就要求橋梁的總體結(jié)構(gòu)的受力面積足夠大,路面的傳輸距離應(yīng)當(dāng)盡量縮短,一方面是有利于方便施工;另一方面也會減少建材的使用,同時促進(jìn)結(jié)構(gòu)的完整統(tǒng)一,連貫一致。二是統(tǒng)一性原則。盡管結(jié)構(gòu)化設(shè)計是把整體結(jié)構(gòu)分成了不同的模塊,但是也要統(tǒng)籌的考慮問題,應(yīng)當(dāng)確保各結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能是相互配合支撐,在路橋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點,其承載力應(yīng)當(dāng)全面達(dá)標(biāo)。同時要結(jié)合工程材料的力學(xué)特性和化學(xué)特性,并對結(jié)構(gòu)的有關(guān)位置的受力特征進(jìn)行全面的分析,從而對結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。以確保路橋結(jié)構(gòu)與工程施工的實際環(huán)境要求相符,保證其安全性和可靠性。三是科學(xué)性原則,對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來說,施工現(xiàn)場情況要進(jìn)行全面科學(xué)的了解,掌握最詳盡和準(zhǔn)確的資料,對于結(jié)構(gòu)件的布局要與整體結(jié)構(gòu)的受力情況相適應(yīng),在調(diào)整結(jié)構(gòu)件時,應(yīng)當(dāng)以保證路橋總體的穩(wěn)定性為前提,在內(nèi)部體系的設(shè)計上不斷地完善,盡量減少路橋設(shè)計中的問題障礙[1]。
路橋的材料使用年限和結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性與工程的防水防滲能力息息相關(guān)。如果防水性能不達(dá)標(biāo),路面橋面和橋下的多余積水沒有辦法快速排出時,很多的雨水、河水會摻雜很多金屬礦物質(zhì),這些物質(zhì)會改變水體的化學(xué)性質(zhì),對鋼筋混凝土為主的路橋橋面路面結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的腐蝕作用,會造成路面凹陷、路基下沉等工程問題,嚴(yán)重的威脅到了車輛的正常通行,甚至破壞了路橋總體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致安全事故發(fā)生。所以結(jié)構(gòu)化設(shè)計時,要重點對工程防水功能加以重點考慮,首先是防水材料的選定上,要確保質(zhì)量性能符合相關(guān)的行業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn),以此來應(yīng)對大量積水覆蓋在路橋表面的情況,在鋼混結(jié)構(gòu)的路基和梁柱上,可以強化鋼筋結(jié)構(gòu),加大鋼筋的使用量,以此確?;炷敛粫虼罅块L時間的水質(zhì)侵襲而產(chǎn)生質(zhì)量下降問題。防水設(shè)計中的結(jié)構(gòu)化設(shè)計要圍繞這三個要求開展。一是路面和混凝土應(yīng)當(dāng)作為整體,二者要做好黏合,可以抵抗一定的外力破壞而產(chǎn)生的掉落脫落情況。二是防水結(jié)構(gòu)要有一定的可擴充性和延展性,在外力作用下形變能力較好,不容易開裂、斷裂。三是排水排污管道要科學(xué)合理,高度、容量、分布都要能保證在正常天氣下的雨水分流疏導(dǎo)能力,減少雨水堆積對造成的破壞[2]。
鋼筋混凝土是路橋施工中用量最大的工程原材料之一,而它的兩種主要組成材料,鋼筋與水泥砂石都同時具有一定的優(yōu)缺點,鋼混結(jié)構(gòu)是利用了二者的優(yōu)點,但是在缺點的控制上,還要依靠結(jié)構(gòu)化設(shè)計的理念來實現(xiàn)。對于鋼筋而言,它的化學(xué)活躍度高,容易被氧化腐蝕,所以通常要在其表面涂上一層防腐層,確保它的使用時長。在保護(hù)層等的厚度設(shè)計上也不是越厚越好,應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程成本造價,路橋結(jié)構(gòu)的承載力等綜合因素,來合理確定保護(hù)層厚度,提升路橋的使用年限[3]。
結(jié)構(gòu)化設(shè)計時要全面分析施工作業(yè)過程對路橋結(jié)構(gòu)性能的作用,在耐久性的考量上,要重點關(guān)注材料的耐久性,選用性能良好,質(zhì)量達(dá)標(biāo)的建筑材料,特別是混凝土材料的耐久性上,通過合理的設(shè)置配合比與拌和速率時長,確定其最大的水灰比,因此來控制好其最低強度,從而促進(jìn)抗壓能力和耐久度提升[4]。
結(jié)構(gòu)化設(shè)計并不是一成不變的,應(yīng)當(dāng)要結(jié)合不同的工程項目建設(shè)技術(shù)要求,充分的對工程環(huán)境進(jìn)一步的勘察和測量,實事求是的對方案進(jìn)行對照核驗,切實的改進(jìn)與現(xiàn)實情況不相符的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方案,從而提升路橋的總體質(zhì)量,助推橋梁工程事業(yè)朝著更高水平不斷發(fā)展。