桥梁设计分析大全11篇

桥梁设计分析篇（1）

桥梁主要是在道路遇到河流、深沟等障碍时发挥跨越障碍、连接道路的作用，是确保道路通畅的重要基础设施。简支桥梁作为应用时间较早、应用范围较广的一种桥梁类型，具有桥梁结构受力明确以及施工简便等诸多优点，而加强对简支桥梁主要结构、基本要求以及设计要点的分析和研究，对提高简支桥梁设计和建设质量有着重要意义。

1简支桥梁的主要结构

1.1桥梁上部结构

简支桥梁的上部结构（图1所示）主要是指桥跨结构，其作用一方面是跨越河流、山谷等各种障碍，另一方面则是直接承受行车等桥梁荷载的结构，并通过桥梁支座等结构将承受的荷载传递到桥梁下部结构，从而确保简支桥梁在相关标准和规定范围内能够安全、正常运行。

1.2桥梁下部结构

桥梁下部结构的组成部分主要包括桥墩、桥台和桥梁基础等结构。桥墩和桥台的作用一方面是支撑桥跨结构，另一方面还负责将桥跨结构承受荷载向下传导，其中，桥台结构主要是设置在桥梁的两端，除了需要支撑桥跨结构以外，还起到连接道路与桥梁的作用，而桥墩结构主要是布置在桥台结构的中间以及桥跨结构下方，桥墩结构的数量可以根据现场实际情况进行合理规划，在条件允许的情况下甚至可以不设置桥墩结构。桥梁基础结构主要是桥梁墩台下端连接的结构，是简支桥梁最为关键的结构之一，也是工艺最为复杂、施工难度最大的桥梁结构之一，基础结构的建设质量直接关系到桥梁墩台的稳定性以及桥梁运行的安全性。

1.3桥梁支座结构

桥梁支座结构是设置在桥梁墩台与桥跨之间的区域，一方面起到连接桥跨与桥梁墩台的作用，另一方面则是满足桥跨的正常位移和转动需要。除了以上这些桥梁结构以外，简支桥梁还包含伸缩缝、桥头搭板以及导流结构等组成部分，而这些桥梁附属设施的作用主要是进一步提升简支桥梁的运行安全性和稳定性。

2简支桥梁设计的基本要求

2.1桥梁使用方面的要求

桥梁的承载能力是桥梁使用方面的基本及核心要求之一，不仅需要根据行车以及行人流量的预估数值合理规划桥面宽度，并考虑到桥梁通行安全性以及桥面排水能力，还需要对一段时间内桥梁车流量的增长情况进行分析和考量，如果简支桥梁设置在河流上，还需要综合考量到河道通行的需要。

2.2桥梁设计方面的要求

桥梁设计方面的要求，一方面是在设计过程中尽量使用先进的设计理念和设计方法，从而最大程度的确保简支桥梁的施工安全性以及运行稳定性，另一方面，在施工材料、施工设备以及施工工艺的选择方面，也应尽量使用新材料和先进、成熟的技术工艺，确保桥梁各个结构的生产能够达到相应的标准和要求，并保证简支桥梁建设进度和建设质量能够达到预期标准，实现简支桥梁经济效益和社会效益的提升。

2.3经济方面的要求

简支桥梁设计过程中所要考量的经济方面的要求，其一，是指要重视并加强桥梁工程建设的经济性，比如，通过合理利用施工现场地形特点、优化桥梁设计方案以及尽量在施工现场附近获取原材料等措施，最大限度的降低桥梁工程的总造价。其二，还需要考虑到桥梁工程施工过程中可能对周围环境以及交通带来的影响，一方面应降低桥梁工程施工造成的生态环境污染以及噪音污染，从而减少施工完成后的环境恢复支出费用，这不仅需要考量到施工工艺选择以及施工方案设计等多个方面，还需要建立科学、完善的自然生态环境监测体系以及保护方案；另一方面则需要通过规划针对性的应对和处理方案，尽量减小桥梁工程施工对周围交通带来的影响和阻碍。

2.4美观方面的要求

随着人们经济水平以及生活质量的提升，对美的事物有了更高的追求，所以，简支桥梁设计过程中也应考量到美观因素，这并不意味着设计人员需要对桥梁外观进行奢华的装饰或夸张的设计，很多时候越是简单、淳朴的事物，越容易让人们体验到美的感受。对于桥梁而言，美观性一方面体现在桥梁与周围环境的融合，从而让人们感受到特殊的韵律感、秩序感以及和谐感；另一方面主要是通过对材料的合理选择以及对色彩的合理搭配，给予人们简洁、清爽以及稳固等视觉感受，但是，无论如何追求桥梁的美观性，都应在满足桥梁功能需要、通行安全性需要以及运行稳定性需要的基础上开展。

3简支桥梁设计的要点分析

3.1桥梁设计计算环节

计算环节是简支桥梁设计的关键环节，对桥梁设计的科学性以及可行性有着重要影响。首先，需要根据桥梁使用需求以及现场实际情况，了解简支梁的受力情况（图4所示）对桥梁各结构的尺寸等数据进行假设。其次，相关技术人员需要根据假设的桥梁各结构尺寸，对桥梁行车道板、主梁、桥梁支座以及桥梁基础等结构的刚度以及稳定性进行分析和计算，从而通过计算结果反向分析假设的桥梁结构尺寸是否科学、合理，如果未通过验证，则需要对桥梁结构假设数据进行调整或重新拟定，然后再次进行计算和分析，直至桥梁各结构假设数据通过验证。

3.2简支桥梁设计错误容易出现的缺陷

简支桥梁表层缺陷包括蜂窝、空洞、表层脱落等几种，其一，桥梁表层蜂窝缺陷，可能是由于桥梁设计存在钢筋布置过密或者混凝土原材料中的粗骨料粒径过大而导致的；其二，桥梁空洞缺陷，其产生原因可能是由于桥梁设计中选用的钢筋不合理，或者在桥梁施工过程中存在混凝土振捣工作不充分以及存在漏浆等情况时，也会导致桥梁表层存在空洞缺陷。其次，裂缝也是简支桥梁较为常见的结构缺陷，包括桥梁部位经常出现的网状裂缝、下缘受拉区裂缝、腹板竖向裂缝以及斜向裂缝等，大致可分为温度引发的裂缝以及荷载引发的裂缝。其产生原因：其一，可能是由于混凝土配合比设计存在不足，其二，可能是在桥梁设计过程中对桥梁结构受力分析结果与实际受力存在较大差异，从而导致桥梁结构的安全系数较低。第三，伸缩缝也是因简支桥梁设计错误而出现的常见缺陷之一，主要包括钢板伸缩缝、橡胶伸缩缝以及弹性体伸缩缝等几种，而引发伸缩缝缺陷的设计错误因素，一方面可能是由于桥梁设计方案中桥面板端的刚度不足，以及伸缩缝装置刚度或锚固构件的强度不足而导致的，另一方面可能是由于桥梁设计过程中相关技术人员对伸缩量的计算存在较大误差，或者对于后浇筑填料的选择方面存在不合理之处，这些桥梁设计错误都有可能导致简支桥梁出现伸缩缝缺陷，并对桥梁的整体安全性和稳定性带来极大影响。图2为简支梁伸缩缝施工。

3.3重视并加强简支桥梁抗震设计工作的开展

抗震设计水平对简支桥梁通行安全性以及运行稳定性有着重要影响，而地震设计烈度的变化以及地质类型的不同不仅会使工程造价出现较大的波动，也会对桥梁抗震设计难度带来一定的影响，所以，简支桥梁建设地点应尽量避免选在易液化土层区域，而且，连续梁桥就抗震性能而言是要优于简支梁桥的，但具体选用那种类型的梁桥，还需要从工程整体层面和实际需要进行考量，本文主要对简支桥梁的抗震设计进行简单阐述。简支桥梁震害表现可以大致分为三个部分，其一，桥梁上部结构震害表现，主要包括梁结构的错位和滑落，但梁结构本身出现损害的几率较小，也有可能出现桥梁支座上的锚固结构出现剪断等现象，以及桥梁上部结构出现混凝土开裂或剥落等情况。其二，桥梁下部结构震害表现，主要体现在桥墩柱体出现弯曲、残缺等破损现象，或者桥梁的下部各连结结构出现断裂等损坏。其三，桥梁墩台基础结构震害表现，主要包括墩台基础结构出现位移、下沉等情况，而这些情况都会对桥梁墩台以及桥梁上部结构带来极大的影响或破坏，比如，梁结构错位、滑落以及桥墩柱体弯曲等问题都可能因墩台基础的震害表现而发生。在开始桥梁抗震设计之前，不仅需要地质勘探团队对施工现场地质情况进行全面、细致的勘察，还需要对当地历年来的地震发生频率以及震级等资料进行收集和分析，从而为简支桥梁抗震设计工作提供详细、可靠、全面的参考数据。在桥梁抗震设计过程中，相关设计人员不仅需要合理选用计算模式对纵桥向、横向以及竖向地震作用进行计算，设计人员还应通过结构设计优化等途径，提高简支桥梁的抗震性能，比如，对桥梁各处的连接结构进行适当增强，并加强桥梁结构的整体性，同时，对桥梁支座结构设计进行调整和改进，最大限度的避免梁结构滑落情况的发生，而墩台基础结构的优化，是桥梁抗震设计的关键环节之一，因为桥梁结构的破坏程度往往会因墩台基础的震害问题而扩大，这就需要综合考量施工现场地质情况、桥梁总荷载需要以及抗震需要等方面，对墩台基础结构（如图3所示）进行科学设计以及适当加强，从而提高简支桥梁的整体抗震性能。

3.4简支桥梁设计应重视桥梁结构体系的完善

随着城市建设步伐的深入，部分桥梁设计人员为了迎合城市整体设计以及市场的需要，往往过于追求桥梁设计的美观性和景观效果，不仅在一定程度上提升了桥梁工程的建设成本以及建设难度，还会对桥梁结构的安全性产生一定的影响。所以，桥梁设计人员应重视桥梁结构体系的科学与完善，应在确保桥梁结构设计安全性以及耐久性的基础上，对桥梁结构的布局及其细节之处进行合理调整和改动，除此之外，桥梁设计人员还应考量到桥梁正式运行后的检修维护需求，从整体角度对桥梁结构进行规划和设计，尽量避免对桥梁投入运行后的检修和维护工作产生严重影响及阻碍，从而最大限度的减少简支桥梁设计的质量和安全隐患。

3.5简支梁设计需重视设计管理工作

从上述内容可以看出，简支梁目前已经成为了一项较为常见的结构，简支梁设计至关重要。所以在简支梁设计过程中，还需要重视设计管理，具体应做好以下几个方面：首先做好设计准备工作。设计人员应做好设计前的准备工作，建议设计人员应到现场进行实地勘察，了解所在区域环境灯。其次在具体的简支梁设计过程中，设计人员还应综合考虑其它因素，具体包括公路功能、抗洪防灾要求、通行能力等，对简支梁进行综合设计，保证简支梁选线合理，合理跨径，既要满足通航规划要求，还要满足桥梁的美观性要求。对于大桥桥位，原则上应与河道保持垂直，或者使得大桥能够直接跨越河道，对于简支梁桥，为了避免影响影响简支梁桥的美观性，桥墩数量设置应适宜，避免过密。对于中桥乔位，原则应根据桥梁路线总方向进行设计，遵循经济性原则，尽量不与河流进行斜交，如果出现桥梁斜交，那么应严格控制角度，一般不大于30度。对于小桥涵的桥位，原则上同样要按照总路线走向进行设计，如果在具体的设计过程中，发现会不利于施工的地质水文条件，也不允许随便改变路线，需要采取适宜的措施，加以解决。小桥涵跨径应科学、合理的设置，应满足河道泄洪的要求，因此需要根据实际情况而定。

结语

总而言之，随着国民经济的飞速发展，对交通系统的需求以及要求在不断提升，桥梁作为交通系统的重要组成部分，其设计水平和建设质量逐渐受到了社会各界越来越多的关注和重视，而加强对简支桥梁设计要点的研究，并促进简支桥梁设计水平的提升，不仅有助于实现桥梁工程建设工作的顺利开展，对我国交通行业的健康发展也有着积极的推动作用。

参考文献

桥梁设计分析篇（2）

中图分类号：U448.23文献标识码： A 文章编号：

一、连续刚构桥的应用现状分析

在桥梁工程中，刚构具体就是指用刚接来替代铰接的一种桥跨结构形式。连续刚构桥梁是连续梁桥与T形钢构桥梁的完美结合，其兼具这两类桥梁结构的受力特点，结构整体性超强、外观造型简洁大方、行车和抗震性良好，并且整体造价也相对较低，施工方法也比较成熟，结构本身还具有较大的跨越能力，对地质条件的适应能力较强。正因连续刚构的这些优点，使其在实际工程项目建设中获得了非常广泛的应用。早在上个世纪60年代开始，前联邦德国便采用悬臂浇筑法在莱茵河上建成了沃尔姆斯桥和本道夫桥，这两座桥梁结构的主跨径分别为114.2m和208.0m，均是采用薄壁桥墩替代T形刚构桥的组大桥墩，中孔为剪力铰、边孔为连续结构体系。此类桥型可以是连续刚构桥的雏形，这是因为它的主要受力特性已经非常接近于连续梁桥。自此之后，日本在上世纪70年代相继修建了浦户大桥、彦岛大桥和滨名大桥，这三座桥梁的主跨径分别是230m、236m和240m，均为带铰的连续刚构桥梁。因为T形刚构桥的铰接构造相对比较复杂，在温度以及徐变作用的影响下，会使铰内产生出一定的剪应力和整体结构次内力，若是预拱度设计的不合理，很有可能造成桥面纵坡呈折线形，这对于行车安全非常不利，所以在当时便产生出了取消铰接构造的连续刚构体系桥梁的想法，其中较具代表性的有澳大利亚的门道桥，该桥主跨径为260m，还有挪威的拉夫特通道桥，主跨径为298m。

就我国而言，由于受诸多方面因素的制约，在早期的公路工程建设中，里程数较少、载重量低，公路项目主要以小规模为主，与之相应的桥梁结构也多以简支梁和拱桥为主。近些年来，随着我国经济的飞速发展，推动了交通运输业的发展速度，为了满足不断增长的交通运输量，高等级公路工程项目建设日益增多，与普通公路不同，高等级公路对于路线线形指标的要求比较高，这是这一原因推动了我国桥梁建设的发展，各类桥梁结构不断被引入国内，其中也包括了连续刚构桥。1990年我国正式建成了首座连续刚构桥，即广州洛溪大桥，该桥的主跨径为180m，在当时来讲，是桥梁跨径上的一次突破，自此之后，随着公路工程建设的不断加快，连续刚构桥的数量也随之大幅度增多，较具代表性的有重庆石板坡长江大桥复线桥，该桥主跨径为330m，苏州长江大桥辅航道桥，其主跨径为268m等等。

二、连续刚构桥梁的设计要点

桥梁设计属于一项较为复杂且系统的工作，想要使一座桥梁顺利建成并具有良好的使用效果，就必须认真做好设计工作，并在设计过程中充分考虑各个方面的因素，只有这样才能设建造出真正完美的桥梁。下面本文从连续刚构桥设计的几个主要方面对设计要点进行论述。

（一）结构设计要点

在连续刚构桥梁结构设计中，承载力设计是比较重要的环节，尤其是大跨径的连续刚构桥，其承载力设计更为重要。

1.主梁设计要点。在连续刚构桥的主梁设计中，由于结构本身的腹板高度相对较低，所以不需要设置竖向预应力，只需要采用普通的钢筋便可以达到良好的抗剪效果。需要注意的是，若是桥梁结构悬臂长度相对较短时，不应设计横桥向预应力。

2.主墩设计要点。在连续刚构桥的主墩结构设计中，通常的做法都是采用薄壁空心桥墩，并使横桥向桥墩的两侧呈圆弧面，具体设计时，顺桥向的宽度应控制在3m以内，承台厚度应控制在2.8m，建议采用桩柱式设计。

3.护栏设计要点。在对桥梁护栏结构进行设计时，可采用现浇混凝土的方法，同时为了进一步降低因混凝土热胀冷缩对桥梁结构变形的影响，可在桥面上每间隔一定的距离设置一条伸缩缝，并加设温度缝。

（二）预应力控制设计要点

在连续刚构桥梁中，应力设计的合理与否直接关系到桥梁结构的整体质量。大量工程实践表明，引起连续刚构桥桥身变形的主要原因是桥梁自重，而预应力的张拉效果则能够有效减少桥身对底板的压应力。为此，在计算预应力作用引起的桥梁结构变形时，不可以只采用直接刚度法对桥身的变形度进行计算，还要考虑桥梁本身自重的影响。在桥身应力控制的设计过程中，影响主梁应力效果的主要因素是弯矩和剪力，所以应当将桥身主梁截面的正应力以及支点附近的主拉应力作为控制重点。在具体工程中，还应充分结合现场测试情况和所用材料的特性，这样才能使应力控制设计更加合理。

（三）线性控制设计要点

由于连续刚构桥梁的跨径一般都比较大，所以，线性控制较为重要。在该环节的设计中，主梁结构的立模标高对悬臂的影响较大，其直接关系到主梁线形的平顺性。在对立模标高进行确定时，应尽可能贴合实际去考虑各方面因素的影响，这样才能确保线性设计效果达到最佳。通常情况下，各个参数会随着悬臂的伸长而加大对扰度的影响，这样一来，在施工阶段会由于节段重量的增大引起挂蓝变形，所以，应当充分考虑到挂蓝附近变形和扰度变形，并对其参数值进行相应的调整，然后以此为据对立模标高的计算公式进行修正。

（四）施工设计要点

桥梁设计与施工有着非常密切的关系，设计的合理与否直接影响施工质量，所以在连续刚构桥施工设计中，应当充分考虑到原材料的选用和施工操作规范的设计，这是确保桥梁能够顺利建成的重要部分。首先，在混凝土材料的选择上，桥梁上部结构应当尽量选用标号较高的混凝土，在无特殊要求的前提下，建议采用50#混凝土，承台则采用30#混凝土即可，桩基最好采用30#的混凝土。由于混凝土的热胀冷缩性会在一定上影响桥梁结构的整体使用寿命。我国不同的地方日常温差较大，在计算分析时，必须考虑这一因素，可按照预埋传感器的实测温度推导出测试结果，并根据实际需要适当对梁段的立模标高进行调整；其次，钢筋的选择。当钢筋直径大于10mm时，应选用Ⅱ级钢筋，当直径小于10mm时，宜采用Ⅰ级钢筋。工程施工中使用的全部钢筋均必须符合国家现行的GB1499-2008中的有关规定要求。

桥梁设计分析篇（3）

中图分类号： K928 文献标识码： A

桥梁的设计质量是桥梁安全性、稳定性、耐久性、美观性等等各方面性能的基础，做好桥梁设计的主要目的是为了保障桥梁使用的安全性和持久性，同时兼顾美观性，而如果在桥梁设计过程中，由于对施工材料、施工技术、施工环境、使用环境以及承重能力等方面的考虑不周，从而给桥梁留下一定的隐患，则桥梁在使用过程中甚至在施工过程中就很有可能酿成重大事故，给人民群众的生命财产安全造成巨大损害。这种情况是谁都不愿意看到的，因此提前考虑各种潜在隐患，在桥梁设计时加以有效的避免就显得非常重要。

一、研究桥梁设计隐患的重要意义

（一）保障桥梁使用安全，保护通行车辆人员的生命产安全。

桥梁通过的地方一般地理环境较为复杂或者险恶，既然需要建设桥梁就说明下方无法直接穿过，无论是跨河大桥还是跨海大桥，无论是山谷间的高架桥还是城市立交桥，一旦出现坍塌事故损害的不仅仅是通行车辆以及桥面人员的安全问题，同时也会危及到桥梁下方的建筑、车辆、行人的安全。因此，在进行桥梁设计时，多考虑一些意外的问题，将桥梁的设计与周围环境相结合，对桥梁承重要求，抗自然灾害能力进行必要的强化。同时对存在的不安全因素多进行分析和预防，去报桥梁使用的安全性，意义重大。

（二）延长桥梁使用年限，减少桥梁修补维护，提升经济效益。

我国拥有悠久的桥梁设计建造历史，全国各地有名的古桥不胜枚举，有的古桥寿命已达数千年之久，却依然能够屹立不倒稳定的为人民提供出行便利。然而进入现代，桥梁设计技术、施工技术、先进材料层出不穷的情况下，桥梁的寿命反而下降了。各种“桥脆脆”的出现不禁让人们开始质疑我们的桥梁设计和建造能力。而且桥梁一旦出现质量问题，修修补补甚至重建的过程都将耗费巨大的人力物力资源，而且会给出行带来极大的不便，因此，从设计之初就搞好桥梁质量问题，设计出优质的桥梁，将能够减少桥梁的维护成本，提升社会效益。

（三）保障桥梁施工安全，避免因设计中存在安全隐患而引起施工事故，减少施工过程中人、财、物的损失。设计是桥梁质量最根本的决定因素，如果设计出现问题，无论施工多么负责，都难以弥补设计缺陷。更主要的是设计的缺陷将直接威胁施工安全，如桥跨设计不符合标准、桥墩设计不符合要求等，都有可能在施工中引起坍塌、倒塌等问题，给施工安全带来巨大威胁。因此，优质的桥梁设计是施工顺利进行并按期完工的重要保障，能够从性质上保障施工过程人员安全和财产安全，为优质桥梁建设奠定坚实基础。

二、目前桥梁设计存在的主要隐患

桥梁隐患归根到底就是安全隐患，就是对人民群众的生命财产安全构成的潜在威胁源，笔者从外在和内在两个角度就桥梁设计考虑不周而产生的隐患问题进行了分类，主要表现为以下三个方面：

（一）环境引起的安全隐患

自然环境是引起桥梁安全隐患的重要外在因素，山体滑坡、山洪暴发、河道洪灾、海啸、地震等等一系列的自然灾害时刻威胁着桥梁的安全问题，这些自然灾害的发生都是不可预测的，一旦发生就将造成严重破坏。而桥梁的设计无论如何也无法保证能够完全承受住来自外在的破坏，但至少应当事先将这些问题考虑进去，然后探寻对应的解决措施。尤其是地势较为复杂险恶地区的桥梁设计，不能因为自然灾害的不可预测就忽略预防。

（二）质量引起的安全隐患

质量问题一般来说应该是施工的问题，其实不然，设计存在缺陷同样会引起桥梁重大质量问题，比如桥梁跨度是否合理，当跨度过大时是否采取相应的补救或者辅助措施等。又比如吊缆的设计是否符合桥梁承重需求，能否满足桥梁的正常使用，这些问题都直接关系着整个桥梁的安全问题。设计的桥梁本身是否符合相应的力学要求，能否满足使用要求，能否满足相应的抗灾害要求，都是桥梁出现隐患的关键点。我们只有全面的去考虑这些问题，对桥梁设计本着负责任的态度，才能切实确保桥梁设计符合规范。

（三）使用引起的安全隐患

桥梁使用过程中引起的安全隐患按说与设计的关联并不紧密，但作为桥梁设计者在进行桥梁设计时必须考虑桥梁的实际用途，并对未来有可能改变用途或者增加负荷等问题做出一定的预测，然后在综合考虑这些使用问题之后，从桥梁设计上对这些问题进行预先防范，从而避免使用过程中出现问题。比如，随着城市发展和经济建设的突飞猛进，车辆数量和吨位都在增加，桥梁十年前的所承受的重量和十年后肯定差距显著，但我们绝对不能说十年就把桥拆了重建。所以桥梁设计应考虑的是百年大计，从长远的角度切切实实做好应对，才能确保桥梁在较长时期内的安全使用。

三、应对桥梁设计隐患的措施分析

（一）桥梁设计过程中加强全面性分析，力求把影响桥梁安全的外部条件尽可能的考虑详尽。如山区的桥梁建设，不仅要对桥梁本身做加固处理，对周围的山体同样需要进行加固，才能保障桥梁使用的安全性。其他的桥梁也是一样的，外在环境的不同决定了桥梁设计的不同，桥梁设计者必须根据自然环境来对设计的桥梁进行优化处理。又如跨海大桥面临的自然环境与陆地条件迥异，在设计时就必须将这些外在的破坏因素考虑在内，只有进行全面的问题分析，才能在设计上做出有效的应对措施。

（二）提升质量保障意识，在进行桥梁设计中要时刻把桥梁质量放在第一位，确保桥梁拥有过硬的质量。桥梁建设是一项百年事业，绝对不能贪图一时的经济利益而忽视了桥梁的安全问题，因此在进行桥梁设计时必须强化质量意识，将质量放在桥梁设计的重中之重。我们对桥梁的设计必须保持谨慎负责的态度，充分认识桥梁质量的重要性和影响，从细微处从点点滴滴的设计中优化桥梁结构，确保桥梁的整体质量安全，为桥梁的稳固性能提供保障。

（三）提高设计人员专业技术、责任心意识和综合素养，要求设计人员具有一定的远见，设计的桥梁要符合实际需求并能够满足未来较长一段时间负荷增长的需要。设计人员的专业技术水平和综合素养是决定桥梁设计质量的关键，无论是高尚的品质、强烈的责任心还是专业的设计技能，都是作为桥梁设计者不可或缺的基本品质，任何一项的缺失都有可能使得设计出现偏差。因此，要提高桥梁设计水平，避免设计隐患，首要条件就应该是提升设计人员的技术水平、责任心和综合素养。设计人员对桥梁存在的潜在问题是最了解的，也是对桥梁未来可能出现的问题最清楚的，提升他们的责任心和综合素养，就能在设计之初将这些问题进行有效规避，从而设计出优秀的桥梁来。

四、结语

桥梁设计过程中的隐患对桥梁的使用安全和施工安全影响深远，重视桥梁设计，探索桥梁设计中存在的隐患问题，认真分析引起设计隐患的原因，并积极寻找相应的对策措施，保障桥梁从设计之初到施工完整，到桥梁寿命结束之日全程的安全性和稳定性，是每一个桥梁设计者应当追求的目标和遵循的最高原则。桥梁设计关乎生命安全，随着我国经济社会的不断发展进步，桥梁设计的需求将更加旺盛，搞好桥梁设计就是对人民群众生命财产的负责和守护。

参考文献：

[1] 李晓波.公路桥梁设计施工隐患问题及对策[J].黑龙江交通科技.2012(08).

桥梁设计分析篇（4）

一、前言

交通道路对于国家内部相互之间的交往和发展而言就像人体的供血经脉系统一样重要，随着社会的发展人们相互之间的各种交往日益密切化、距离长远化，对交通道路的需求和要求都随之增加。有调查数据显示，我国近十年来道路桥梁的建设是过去的数十倍之多。但在追求交通种类和里程增加的同时，我们更应该把质量安全作为建设的根本原则，首要就是要分析找出道路桥梁在设计中存在的隐患问题。

二、道路桥梁设计的隐患及对策分析

1.我国道路桥梁设计的综合概述

一方面，如上文所属，我国今年来社会经济的不断发展促使交通建设的增加完善成为了迫切要求，刺激带动了道路桥梁的建设；另一方面，经济的快速发展为道路桥梁的建设提供了充足的资金保障和技术支持。因此，二者之间是相互促进相互带动的关系。如今，我国的道路桥梁设计绝大多数都在质量上有所保障、能够满足当今的各种交通需求，但事实上，在根据设计进行施工建设完成以后尤其是通行使用几年以后，道路桥梁经常会出现这样那样的问题，例如荷载裂隙、跳车以及路基沉降等问题。

虽然我国早已有道路桥梁设计建设的相关标准出台，但随着事实交通中不断提高的要求以及快速革新的技术和工艺，以前制定的标准已不能完全适用于当今的建设需求，也不能再为桥梁道路的质量提供绝对保障。因此，在标准的订立赶不上现实更新速度的前提下，要想确保道路桥梁的使用牢固性、寿命长久性和绝对的安全性，就需要建设的技术人员不断加强自我素质和能力的提高，尤其是在设计阶段，必须充分考虑到道路桥梁建设的环境情况、荷载要求等各种实际需求来设计，并且做到反复确认细致修改，确保设计出材质、结构、造型、质量等方面都最大化适应满足的道路桥梁，保障道路桥梁在使用中的安全性、也促使道路桥梁能够最大化地发挥自身的作用，带动当地的交往和发展。

2.道路桥梁设计的隐患分析

虽然我国自古以来就是一个道路桥梁的建造大国，历史上也有许多道路桥梁经历千年的考验保留至今，体现了我国古代在此方面取得的伟大成绩。但对于现代道路桥梁工程的设计我国却处于起步较晚的的发展中阶段，尤其是与国外一些发达国家相比较，我国在道路桥梁设计的许多方面表现的都不太成熟，具体表现在以下几个方面：

㈠设计模式落后

随着经济的发展、工业化进程的加剧，不仅现代道路桥梁的荷载量承受和材质使用方面都有了很大的变化，而且现在的地质和气候环境都在一定程度上受到了影响有所改变。然而，现代道路桥梁设计中许多并没有做到这些全面的考量，大都都是只注重根据原有标准的要求进行设计，而不能因时因地制宜地结合设计。这种落后的设计模式采用通常也导致了道路桥梁在结构框架、材料选用、通行流量、负载能力、与环境适应能力等诸多方面都不能完全与实际相符，也为长期使用下交通的便捷性和安全性埋下隐患。

㈡设计人员素质不高

道路桥梁的设计人员往往是后期桥梁建设方向和成型的决定者，也直接影响到道路桥梁建成后的使用性能和质量，因此，一个优秀的道路设计人员不仅要掌握过硬的专业知识，还要对相关的美学、气候学、人车流估算等多方面都具有一定的了解，设计人员的专业能力和素养是道路桥梁设计的直接关键因素。但是在实际的道路桥梁设计中，存在很多设计人员各方面的综合素质不达标的问题，他们通常只侧重于考虑道路桥梁的结构牢固度，而忽视了其他同样重要的因素。

㈢道路桥梁施工问题

如今随着建设行业的快速发展，各种施工建设技术工艺也在不断提高，道路桥梁的施工建设也是如此。但是在技术工艺不断革新的前提下，却依然存在许多道路桥梁施工工艺方法落后的情况。这种情况首先就体现在对施工成本的过分精减上，许多施工承包单位为了最大化地追求利益，偷工减料、以次充好、省略一些工序的做法比比皆是，严重影响了施工质量；其次就体现在对施工效率的追求超过了对建设质量的追求，一味的加赶工期必然造成了质量隐患的存在和发生；另外就体现在道路桥梁的施工工艺和方法运用上，有的施工单位为了节省新技术培训和新设备采购等的费用，还停留在以往的落后的施工水平上，也在很大程度上对施工和质量保证上造成了阻碍的影响。

㈣设计使用寿命不长

在众多体现道路桥梁设计和建设质量的因素中，道路桥梁的使用寿命是其中最能体现质量高低的一项，能够使用长久的道路桥梁必然是合理的设计和后期维护工作相结合的结果。而实际中，许多道路桥梁的设计却缺乏一个长远的考虑，加上许多的利益因素考量，因此很多设计只为考虑眼前的形象工程和短期内效益的取得，后期更是缺乏必要的保养维护，这也在很大程度上缩短了道路桥梁的使用寿命，形成了一定的安全隐患。

3.针对设计隐患的解决措施

上述的这些道路桥梁在设计中存在的诸多隐患，无疑给我国的道路桥梁建设和使用带来了一定的阻碍和影响，我们必须在基于隐患的基础上研究必要的解决对策。

㈠优化升级道路桥梁的设计模式。在设计时，考虑到相关标准的执行的同时，更应全面了解道路桥梁建设当地的人口、车量、地质、气候等各方面的要素，并基于对这些因素的清晰掌握上再与最新的、科学的设计模式相结合设计，在道路桥梁的工程成本上设计出各方面都较为优秀的成果。

㈡提升设计人员素质。首先在设计人员选用时，应加强对人员专业知识和实践经验包括职业素养等方面的全面评定考核，综合考核通过者方可选用；其次就是在日常工作中设计人员要不断提升自己的能力，设计单位也要不断注重加强对员工技能的培训和提升，使他们的能力能够为好的道路桥梁设计提供直接保障。

㈢加强道路桥梁施工管理。在设计完成后的施工阶段，建设单位应该加强施工阶段的管理，尤其是工程监理应该充分发挥自己的职能，对施工中的人员、材料、工艺、设备等各个方面和各道工序都加强监督管理，把工程的质量作为工作的根本目标，确保道路桥梁能够按照设计参数保质按时完成。

㈣增强道路桥梁使用耐久性。在每一个道路桥梁的设计过程中，都应该到认识到普遍存在的使用耐久性问题，并在设计时进行有意识的改进提升。因此，在设计时，应该基于对道路桥梁荷载和流量的精确推算下，再加强对相关参数尤其是结构和建设裁量的测量、演算、测试检验，研究出一个科学可靠的设计方案，在确保道路桥梁设计质量的同时，也最大化地确保使用的长久性。

三、结束语

交通是各个地区、是整个国家交往发展的重要命脉，作为其中主要枢纽形式的道路桥梁更是交通系统中命脉中的命脉，而道路桥梁的设计好坏直接关系到后续的建设和使用，因此，道路桥梁建设者必须加强对设计阶段的管理，分析其中存在的问题并采取措施解决，对道路桥梁设计和建设的质量严格把关，为我国交通网络的有量有质建设提供保障。

参考文献

[1]徐长鑫 关于道路桥梁设计隐患问题的探讨 建筑工程技术与设计 -2014年28期

[2]郑尉 沈健 道路桥梁设计隐患问题研究 中华民居-2013年18期

桥梁设计分析篇（5）

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

1 概述

随着社会主义经济的繁荣，我国交通事业得到了前所未有的发展，大量的桥梁工程投入建设。在桥梁设计中桥梁位置的选择占有十分重要的地位，对于整个桥梁工程的安全和稳定都有较大的影响。因此，桥位选择必须认真贯彻党的方针政策，从政治、经济、国防的需要出发，结合当地的实际情况，全面考虑各种影响因素，经过深入的现场调查与勘测，选择几个可能的桥位方案，征求有关部门的意见；既要考虑当前的需要，又要照顾将来的发展，经过全面分析研究和经济比较后，再确定推荐方案。

2 桥位的测量

要确定桥梁的位置，首要任务是对现场进行详细的勘察，掌握科学的数据，在数据的基础之上绘制相应的图纸，主要包括以下几个方面：

2.1 桥位总平面图

是以较小的比例尺测绘桥位附近较大范围的总图，供布设水文基线、选定桥位与桥接线、布置调治构造物与施工场地等总体布置使用。根据测量范围大小的实际情况来确定平面图比例尺的大小。

2.2 桥址地形图

根据桥梁相关的设计参数来对桥址附近的地形进行测量，范围应该根据桥梁的实际设计需要来确定，从而绘制地形图。一般在桥轴线的上游约为桥长的 2 倍，下游约为 1 倍，在顺桥轴线的方向为历史最高洪水位以上 2m或洪水泛滥边界以外 50m。在绘制地形图的过程当中应该充分的考虑有可能对桥梁的设计产生影响的地形，进行详细的标注。如果有需要，可以对河底的等高线进行测绘。

2.3 桥址纵断面图

根据河流历史洪水位的实际情况，确定测量的范围，绘制桥址的纵断面图，为河滩路基以及桥孔设计提供参考。一般应测至两岸历史洪水位以上 2～5m 或引道路肩设计高程以上。当桥梁墩台位于陡峻斜坡时，应在桥位上、下游增测辅助断面。

3 水文调查、勘测及工程地质勘察

在此之前，为了对当地的气象资料有一个很好的了解，应该向当地的气象部门进行沟通，获取当地的历史气象情况。同时对桥位附近的现有桥梁和水工建筑物也应进行必要的调查。水文调查与勘测的目的在于了解河流的水文情况，为桥位设计提供必要的水文资料。一般情况下，应进行下列各项工作：a.水文站观测资料的收集；b.形态调查；c.水文观测及其它。其中，桥梁设计对于所在位置的水文情况具有较高的要求，需要对附近的水文情况进行详细的调查和测量，只有对附近的水文环境有一个详细的了解才能够进行桥梁建设。水文调查勘测主要包括以下几个方面的工作:第一，调查和收集现有的相关的水文资料，通过掌握现有水文资料能够有效的了解当地历史水文情况，可以提供有力的参考。第二，形态调查。第三，进行相应的水文观测，如果还有其它的要求，可以根据实际需要进行相应的测量。

工程地质勘察主要进行桥位区域的地质调查和测绘，地质勘探和测试，天然建筑材料的调查和料场的测绘，以及必要的试验工作。对于地质情况复杂的地基，配合设计和施工，进行施工检验，鉴定岩土地基特性，并提出处理措施的建议。最后，应编写工程地质报告，阐明桥位区域的工程地质条件，作出评价，提出建议。

4 桥位选择

桥梁位置的选择对于后期的施工以及施工完毕桥梁投入使用之后的安全性和稳定性都有直接的影响，因此在进行桥位选择时，应考虑下列各项基本原则：

4.1 基本原则

4.1.1 桥位服从路线的总方向并满足桥头接线的要求。4.1.2 应从政治、国防和国民经济发展的要求出发，结合公路、铁路、水利、航运、市政等各方面的近远期规划，尽可能互相协调配合。4.1.3 要照顾群众利益，尽量少占良田，避免拆迁有价值的建筑物，避免桥前壅水威胁河堤安全和淹没农田、村镇。4.1.4 应考虑到施工场地、材料运输、设置便桥等方面的要求，以及建桥后养护的方便。4.1.5 桥轴线一般应为直线，否则宜采用较大的平曲线半径和较小的纵坡。

4.2 水文和地形方面的原则

4.2.1 应尽可能选在河道顺直、水流稳定、滩地较窄较高、河槽较深且能通过大部分设计流量的河段上。4.2.2 应避免选在河岔、岛屿、沙洲、旧河道、急弯、石梁、汇河口以及容易形成流冰、流木阻塞的河段。更不能选在支流河口的下游，以免造成桥下大量淤积。4.2.3 桥轴线应尽量与洪水主流流向正交，宜设在河滩与河槽流向一致的河段上。否则，在不通航的河流上，当河槽流量占 70%以上时，则以河槽流向为准，当河槽流量占 30%以下时，则以河滩流向为准，介于两者之间时则以平均流向为准。4.2.4 与河岸斜交的桥位，应避免在引道上游形成水袋与回流区，以免引道路基遭受水害；不可避免时，应设置截水坝将其封闭。4.2.5 应考虑到河床在桥梁使用期限内可能发生的变形。

4.3 地质方面原则

4.3.1 应尽可能选在河床有岩层或土质坚实、覆盖层较浅的地段，避免选在岩层有断层，溶洞，石膏，侵蚀性盐类的地段，以及其它不宜于建造墩台基础的地段。4.3.2 应选在地质条件较好，河岸土质稳定的地段，避免桥头引道通过滑坍、泥沼及其它地质不良地段。4.3.3 地震区的桥位选择应按交通部颁发的有关规定执行。

4.4 航运方面的原则

4.4.1 应选在远离浅滩急弯的顺直河段上，其顺直长度，在桥轴线的上游不宜小于最长拖队或木排长度的三倍，顶推船队长度的四倍，在桥轴线的下游则不宜小于最长拖船队或木排长度的一倍半，顶推船队长度的两倍。4.4.2 一般应选在航道稳定、具有足够水深的河段上，如不稳定，通航孔布置应留有余地。4.4.3 桥轴线应与航迹线垂直（设计通航水位时），如斜交时，桥轴线的法线与航迹线的交角不宜大于 50，否则应增大通航跨径。4.4.4 在流放木排的河段上，宜选在码头、贮木场或木材编排场的上游。

4.5 其它方面的原则

4.5.1 在城镇附近的桥位，既要考虑城镇规划的要求，又要尽量避免通过市区；并应与治河、防洪、环境保护等规划相配合。4.5.2 在旧桥附近的桥位，一般宜选在旧桥的下游，如旧桥下抛有片石或有落梁等情况时，则宜选在上游，两桥的间距应根据通航、施工等的要求而定。选择桥位时，应注意保持桥梁和桥头引道线型的平顺性；一般情况下，桥梁和引道的平面线型最好都为直线，如两端引道必须设置曲线时，在两端桥头以外必须保持不小于规定长度的直线。在山岭和重丘区，若桥头地形复杂难以设置足够长的直线时，可允许从桥台起在引道上设置平曲线，也可以采用曲线桥型。位于平曲线上的桥梁，桥面的加宽和超高应按路线的同样要求设置，还需计入路线中心的圆弧和桥面中心的折线形之间的差值，且全桥应按最大加宽值予以加宽。

结束语

综上所述，桥梁的建设施工是为了适应不断发展的经济需求和人民日益提高的出行需要而组织建设的。为了保证桥梁建设施工的社会效益、经济效益以及环境效益等多方面的利益，在进行选址的过程中需要综合相关的经济因素、政治因素、社会因素和环境因素等，桥位选择是桥位勘测中的一项重要工作。桥位选择不但对桥梁的稳定、工程造价、施工与养护等有直接影响，而且与桥头的线路工程、当地的农田水利、建设规划、航运和群众利益等都有密切的关系。因此，桥位选择必须认真贯彻党的方针政策，从政治、经济、国防的需要出发，结合当地的实际情况，全面考虑各种影响因素，经过深入的现场调查与勘测，选择几个可能的桥位方案，征求有关部门的意见；既要考虑当前的需要，又要照顾将来的发展，经过全面分析研究和经济比较后，再确定推荐方案，为国家建设更多更好的桥梁，不断繁荣我国的交通建设事业。

参考文献：

[1]薛晓红，周凯.谈桥梁位置的选择[J].路遂木森林工程，2009-04-15.

[2]庄东一,崔克飞,刘洪昌.桥梁设计方案优选模型的研究与应用[J].珠江现代建设,2009(6).

[3]徐旭东.关于公路桥梁设计中标准图的合理使用[J].科技信息,2010(22).

[4]张清民.桥梁设计中若干问题研究[J].科技创新导报,2010(8).

[5]徐胜义，徐华伟.桥梁设计方案优选模型的研究与应用[J].山西建筑,2011(7).

[6]张炎培.关于公路桥梁设计中标准图的合理使用[J].现代建设,2010(22).

桥梁设计分析篇（6）

一、前言

桥梁设计中全寿命设计理论核心内容利用了全面的、联系的、发展的观点，全面分析桥梁规划、设计、施工、运营、养护、拆除等一系列过程，系统性的研究了工程结构的耐久性，车辆行人的安全性，养护维修的便捷性，成本效益的合理性，防火减灾的高效性，外观造型的协调性，进而提高桥梁在其寿命期限内的服务水平。分析研究桥梁的全寿命设计理论是桥梁建设事业顺应社会经济发展的需要，是满足人们对于安全、便捷、经济、舒适交通出行的需求，更是桥梁设计理论事业发展的必然要求。

二、全寿命设计特点

1、全局性

桥梁全寿命设计特点之一的全局性特点是指基于桥梁设计理论和设计方法为基础的，分析桥梁设计总结其本质，对其科学的设计系统实行研究及综合评价的过程。桥梁设计过程的指导思想是倡导全面的、联系的、发展的观点，而并不是自某一个阶段或者某一个部门的角度出发，需要关注更多的桥梁全寿命设计周期内的所有影响因素，使得桥梁的各种性能需求的得到均衡、得到满足，从而实现追求桥梁全寿命设计这件艺术品的多种效应。

2、创新性

桥梁全寿命设计特点之二的创新性特点是指需要具有动态灵活的、创新思维的设计过程，一座桥梁的设计体现了设计工程师的想象能力，利用手中的有限信息，经过思维发散、创新设计，实现一种自定性至定量的全过程，桥梁设计工程师在全身心工作中，需要考虑用户、业主、社会等多方面的需求，然后利用自己的知识，最终规划出一个客观实际的、详细生动的、满足众多需求的具体量化设计作品。

3、多目标性

桥梁全寿命设计特点之三的多目标性特点是指在桥梁的设计过程中，包括了整体概念、性能结构、外观造型、维护保养、生态效应、风险评估、全寿命成本等一系列的设计行为。为了实现全寿命时期内整体性能的最佳目的，桥梁的设计过程中要实行适宜的协调、有效地衔接每个设计阶段，实现高效的整体设计工作，设计过程当中的工程顺序或工作内容不需要一定有严格的界定，很多时候都在有效衔接每个设计阶段的状况下通过交叉完成的。在桥梁各个设计阶段之中或者整体设计过程之中，设计工作不只是依靠有序的工作循环便能够完成的，而是需要经过多次的循环，并且需要经过多次类似的修改或完善，因为每个设计阶段过程中肯定会存在着交叉或相互重叠情况。

三、全寿命设计过程

1、总体概念设计

桥梁工程师进行桥梁设计时，首先根据业主的需求及建设桥梁的目的，开展总体概念设计构思，全面把握事物的相互联系，为桥梁的建设条件、设计准则、使用寿命年限、投融资估算、投资效益等制定出设计的原则。在这段时期，桥梁设计的核心内容不仅要把握全寿命设计有别于现行设计的特征，而且要分析全寿命设计的规律，提出建设桥梁的设计理论蓝图及其设计原则。总体概念设计作为桥梁设计工作的首项任务，是十分重要的决策过程。

2、结构性能设计

以全寿命设计理论为基础的桥梁结构性能设计，需要桥梁工程师发挥主观能动性，发挥经验及其创新能力。在总体概念设计原则下融合外观造型设计，保证桥梁在使用寿命前提下，把时间参数引入结构细部设计，保证结构的耐久性等性能满足相应的目标值。全寿命的桥梁结构性能设计是把业主需求转成桥梁技术性能说明，利用技术研究、拟定结构构造尺寸、结构受力分析、构造设计及细部设计，从而形成各选方案，保证设计意图及目标可以在建设过程中，还有在桥梁的使用寿命时期内均得以实现。桥梁结构性能设计是以总体概念设计为原则，考虑外观造型设计、需求，结合桥梁规定的使用年限而开展的一系列设计工作。

3、桥梁养护设计

以全寿命设计理论为基础的桥梁养护设计，在桥梁工程师设计过程中除了要分析桥梁的建设期，更要考虑桥梁的使用及养护期，通过桥梁设计把传统的重建设轻养护的习惯，转成建设与养护并重，要担负起全寿命期的责任。所以为保证桥梁有长久的使用寿命，桥梁工程师在进行桥梁设计时，首先要全面考虑结构设施的性能、有效的资源利用、应急处理灾难后果、养护成本、安全性运营、保证环境质量等。通过分析构件的各种类型、各种方案的不同效果，实现对桥梁养护时机、养护措施、养护策略的设计，同时提出合理养护维修要求，而不是待桥梁竣工通车后，再凭借经验采取哪坏修哪的事后处理途径。

4、全寿命成本分析

桥梁设计分析篇（7）

【分类号】：U445.57

目前，我国正大力推进各项基础设施的建设，在此背景下，桥梁建设活动愈加频繁。值得一提的是，对于铁路专线而言，桥梁是不可或缺的组成部分，桥梁总长大约为线路总长的三分之一。随着桥梁建设的持续升温，桥梁桥墩设计也引起了业内人士的普遍关注。桥梁桥墩设计是桥梁建设活动的关键组成部分，下文将针对其要点展开分析和思考。

1.工程概况

某城际轨道，其正线采用双线设计（间距4.5m），最高允许时速200km/h，其桥梁部分的信息如下：一，应用了大量的、32m跨径的双箱单室简支梁；二，桥墩被设计成花瓶式，另外，在桥墩外侧留置了一道10cm深的装饰槽[1]。

在实际施工中，考虑到桥墩结构尺寸相对较小，所以，应该对该桥墩的整体受力情况展开深入的分析和思考，从而确保桥梁的使用性和安全性，最终保证整条轨道的正常运营。

2.设计原则

2.1荷载设计

对荷载进行设计的过程中，不仅要考虑荷载类型，还应考虑车辆制式。具体设计环节，双线列车荷载按照百分之百进行计算，不采取相关的折减处理；至于制动力部分，则按照列车竖向静活载的百分之十五进行计算，另外，如果考虑离心力的影响时，则需要按照列车竖向静活载的百分之十进行计算。

2.2位移控制

对桥墩进行设计时，其刚度设计一直以来都是研究的重点。当桥墩的刚度设计超过标准时，则会导致造价偏高的问题；当桥墩的刚度设计低于标准时，则会带来不够舒适，甚至不够安全的问题。在刚度设计过程中，寻求一个平衡点便显得尤为重要了。在设计过程中，做好墩顶弹性水平位移的有效控制能够很好地解决桥墩刚度设计的问题[2]。

3.桥墩设计要点

3.1景观设计

随着社会经济水平的不断提高，人们对桥梁建设提出了更高的要求，要求桥墩设计，一方面满足经济实用的原则，另一方面能和所处环境保持高度的协调一致。所以，在确定桥墩造型的过程中，应结合保护自然环境的考量，尽量做到少些破坏，多些和谐，具体应考虑以下几点：一，和梁部保持高度协调；二，造型具有一定的艺术性；三，便于施工；四，实用性较强；五，养护简单、维修方便。

对桥墩造型展开相关的优化计算，设计出最佳的桥墩断面形式，与此同时，对桥梁结构的大小进行严格控制，使其在允许的范围内尽量小，如此一来，便实现了对周边自然环境的有效保护。实例中，桥墩被设计成花瓶式，且呈流线型，在截面拐点相较部位应用了圆弧状的连接，凸显了桥墩外形所具有的曲线美感。 桥墩的这种设计，实现了中西文化的有机交融，散发出了浓郁的时代气息，给人一种良好的视觉感受[3]。

3.2动力分析

动力分析主要包括三大内容：第一，对花瓶式桥墩展开仿真分析；第二，对双线简支梁桥的动力特性展开方针分析；第三，对列车走行性展开仿真分析。

按照相关鉴定方法以及评定标准的要求，决定采用两大指标（一是脱轨系数，二是轮重减载率）以实现对列车运行安全性进行有效判断，与此同时，运用Sperling指标以实现对列车舒适性的客观评价。

由表2可知，在乘坐舒适度方面，以上四种情况全部符合良好的标准，由此可见，本文所设计的花瓶式桥墩以及整个桥梁，既符合动力特性的相关标准，又符合列车走行性的相关标准，还符合安全性以及舒适性的相关标准。

3.3结构设计

3.3.1墩顶水平线刚度

为了达到实际受力的相关要求，应做好墩顶纵向水平线刚度的有效控制。如果保证其拥有足够的横向刚度，那么横向振动问题便得到了有效解决，桥梁的稳定性便得到了有效保证，如此一来，列车的安全性以及舒适性便得到了大幅提升，另外，还有助于养护维修工作强度的降低以及相关费用的减少。根据相关标准，对简支梁连续梁墩顶最小纵向水平线刚度进行设计的过程中，应保证其最小值符合表1的要求[5]。

表1 墩顶最小水平线刚度限值

3.3.2三种不同类型桥墩的纵向水平力分配问题

固定墩墩顶纵向水平力——所有纵向力；非固定墩墩顶纵向水平力——支座摩阻力；联间墩墩顶纵向水平力——墩顶纵向两排支座摩阻力之差。

3.3.3桥墩各部的构造

为有效解决顶梁维修问题以及支座更换问题，通常采用以下三种方法：一，对支承垫石帽以及托盘的截面进行加高处理；二，对矩形截面四周进行抹圆角处理；三，在顶帽上进行排水坡的合理设置。

梁底、墩顶之间的距离通常设计为60cm。对墩身截面进行设计时，应坚持三大原则，一是和梁部相协调，二是施工简单，三是养护方便，除此之外，还应该结合具体情况进行截面形状的有效选取（矩形或者圆端形）。

为桥墩结构增加某些附属设施，其目的在于方便梁部与支座这两大部位的相关检查以及维修工作，如在墩顶吊篮设计，又或者在墩顶凹槽设计。吊篮一般由角钢支架制作而成，拆卸或者更换都极为方便，至于吊篮的人行布板通常由钢板充当。值得一提的是，可在墩顶凹槽部位设计一个爬梯以实现与梁端部底板的有效相连，其能够为检修工作提供极大的便利，大多数情况下，将其设置在活动支座的一方，如此一来，充分体现了以人为本的原则。

4.耐久性设计

对桥梁进行设计的过程中，应充分关注桥墩的耐久性设计。相关桥梁设计规范给桥梁结构的使用年限提出了具体的要求，即以一百年为目标。值得一提的是，在客运专线的桥梁及桥墩设计中，普遍存在钢筋的设置，所以，在设计过程中，更要充分体现其耐久性。对于钢筋混凝土结构而言，影响其耐久性的因素通常包括以下几个方面：一，材料的性能；二，结构的构造；三，施工质量；四，维修养护等。对桥墩进行设计的过程中，为保证其具有足够的耐久性，应对以下几个问题予以重点考虑：一，所采用的混凝土应具有较高性能，不管是均匀性，还是密实性，又或者抗裂性均应符合设计标准；二，应该根据实际情况，采取针对性的构造措施；三，在设计环节，应做好骨料质量的有效控制，对其展开成分分析以及碱活性试验，避免碱骨料反应的出现；四，在进行预埋件的施工时，应做好防腐工作；五，应为桥墩设置必要的附属构件，如吊篮或者检查梯，以便于运营期间保养、维修工作的开展[6]。

5.结语

就我国目前情况而言，由于桥墩设计规范标准刚刚推行不久，所以，相关设计存在很大的难度。作为桥墩设计人员，应该将相关技术标准落到实处，不仅要保证工程的质量，而且要控制工程造价，还要加快施工进度。在实际设计环节，应充分考虑实际需求，如提高或保证列车运行的安全性、平稳性以及舒适性等。只有对桥墩设计经验进行不断总结，才能促使桥墩设计水平的进一步提高。

参考文献：

[1] 石瑞喜. 桥墩差异沉降规律及其对轨道高低平顺性的影响[J]. 四川建筑. 2013（01）.

[2] 张建军. 桥墩沉降及加固方法分析[J]. 低温建筑技术. 2012（01）.

[3] 张天明. 奴格沙大桥桥墩水毁加固处治[J]. 公路交通技术. 2011（04）.

桥梁设计分析篇（8）

Abstract: in view of the bridge design process of load transverse distribution coefficient error of the prevailing situation, this paper briefly introduces the bridge load transverse distribution coefficient calculation, the bridges are analyzed, discussed the spatial numerical method for load transverse distribution coefficient calculation method and application, simple application spatial numerical methods by means of ANSYS and other large open finite element software for calculating transverse load distribution method.

Key words: Design of the bridge; transverse distribution coefficient; calculation method; parameter study

中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：

引言

作为公路桥梁设计重要组成内容的横向分布系数，其计算一直采用近似的方法，得到的计算结果同实际值之间有着一定误差存在。但是随着计算机技术和有限单元法理论分析广泛应用于桥梁设计的发展，针对桥梁荷载的横向分布系数计算原理已经能有效较准确地建立桥梁结构模型，从理论和方法上寻求突破的研究日新月异。鉴于此，本文通过在简要介绍相关理论和方法的基础上，对应用较为广泛的空间数值方法进行比较，并应用空间数值方法通过相关的程序软件应用于横向分布系数计算的方法介绍来描述这些理论。

桥梁荷载的横向分布系数计算原理

进行桥梁内力计算的时候，需要使用表征荷载的横向分布程度情况这样一个系数m同人群、车辆等轴重或者试验中的加载荷重相乘得到表征人群荷载、车辆等轴重或者外加荷重在计算主梁上分布最大的荷载值，从而便于单片梁内力的求解，其中称m为荷载横向分布系数。横向分布系数在考虑车辆载荷的时候就要求出单一梁上的k点截面内力，根据这一根梁的横向分布影响曲线，求出桥梁横向车轮荷载传递分布形成的梁上总荷载。根据k点截面内力的影响线算得车辆分布载荷作用下产生梁内截面最大内力值，通常该荷载值同轮重和位置有关，横向分布系数m同轴重乘积即为该内力最大值。基于荷载横向的分布影响线依据荷载最不利组合进行布载定位，接着对荷载各位置上对应的影响线纵向坐标值进行求和即可得到横向分布系数。然而桥梁上的荷载是空间问题，必须将其计算转变成为平面计算问题才能便于运算，这个过程便采用了近似处理的方法，避免实际空间中沿横向的荷载在桥面板同多道横隔梁复杂传递情形的考虑。大量的理论实践经验表明，在沿横向挠度关系分布均匀时，确定的横向分布规律具有很好的精确度，较少存在误差，但是实际桥梁设计中所考虑的情形更为复杂，横向分布系数m的误差就不可避免。

板桥梁的理论分析

在进行桥梁结构设计的计算过程中，主要是通过求解桥梁跨中央处截面最大弯矩M和桥梁端部截面最大剪力Q，但实际上由于实际桥梁具有多根主梁而且连接以刚接为多，因此要精确进行活荷载弯矩和剪力计算其实是相当困难，为了解决这个问题，通常采用荷载的横向分布方法予以简化近似计算。在考虑不计横向结构联系作用的假设，也就是认为桥面板都是分开布于主梁之上，独立考虑成简支梁，继而使用杠杆原理方法对横向分布的荷载进行计算。现有的计算都是采用此类方法计算荷载，进而求出靠近主梁支点位置处横向分布系数，从实际情况分析，但是这一偏安全的实践方法经济型较差，造成了一定的浪费。第二类计算理论称为刚性横梁方法，其也是梁格方法的一种，就是通过视梁桥为主梁同横梁构成的梁格系统，荷载由一根主梁通过横梁传至其他主梁，这时候主梁弹性支承横梁抗弯惯性矩。该方法又称为偏心压力法，因为其将横梁抗弯惯性矩设置成为一个大数，在桥梁较窄的情况下中间横梁弹性挠曲变形跟主梁比起来可以忽略不计，所以这种连续刚体的荷载计算方法求得横向分布系数具有很好的可行性，其具有计算简捷，感念明确等特点，桥梁设计中使用较多。第三种为使用现浇混凝土进行纵向的企口缝连结而完成的装配式板式桥梁，因其联结的刚度较为薄弱，将其结构受力状态近似成为横向铰接形式狭长板，被称为铰接板方法。还有一种计算理论就是基于铰接梁方法，假设接缝在竖向荷载作用之下一方面传递竖向的剪力，另一方面也传递横向的弯矩，横向为采用刚性连接赘余力操作，形成的整体板桥跨结构，相应的即称为刚接梁方法。

实用的空间数值方法

目前对于桥梁设计计算各个项目中都逐步引入了计算机软件程序操作，较为复杂的横向分布系数计算更是如此，工程分析领域现在获得最广泛使用数值计算方法的有限单元法，其在桥梁横向分布系数的计算中可以发挥巨大的优势。有限单元法是先将桥梁进行单元离散，然后对各个单元建立平衡方程、协调方程、物理方程以及边界条件等，进而计算所需值，现在最常用的离散形式包括空间梁单元法、三维实体单元法、梁格法和板桥单元法。

空间梁单元法是进行结构的一维离散，这种方法可以直接有效地得出所要计算的截面变形及内力，但是限于离散形式和基本假设，这种方法较难以分析宽箱梁，而且对内力横向分布的考虑不全面。而三维实体单元法是离散结构成为较小三维的实体单元，其模拟各类型复杂截面构件和构件之间连接情况非常真实，因其充分考虑了翘曲、剪力滞后和畸变等情况影响，分析受力复杂部位的局部应力状况非常方便。对于精度要求不严格时，可以通过采用梁格法直接分析平面同实体相结合的设计方法较为简洁，其模拟桥梁的上部结构是根据等效的梁格系统进行，但是难以真实模拟较为复杂的横向连接结构。目前桥梁上部结构分析最为通用的是板壳单元法，其对空间复杂的结构使用板和壳单元进行离散，当板和壳单元达到一定的细密程度时，分析桥梁结构任意受力行为皆可。

图1 桥梁构造示意图型

图2 采用梁格法设置结构进行横向分布系数计算示意图

桥梁工程设计的空间数值方法大量牵涉各种大型软件的应用，其中融合了结构、电磁场、声场和流体分析于一身的大型通用有限元分析软件ANSYS使用最为广泛。ANSYS程序凭借其丰富的材料和单元库，可以进行全桥梁的仿真分析，不受桥梁结构形式的限制，通过各种荷载工况组合分析，对各种因素影响之下桥梁综合的特征反映更加精确、更加全面且更加具体。运用ANSYS的参数化程序设计语言APDL，可以给予ANSYS软件平台进行计算机程序模型模拟，实现横向分布荷载的模拟分析计算。空间数值方法计算横向分布系数主要分为建立模型，调整系数、模型计算和分析结果几个步骤，以梁格法为例，上图1为某桥梁结构的示意图。建立好模型之后按照梁格法的原则划分网格，接着在桥梁跨中截面位置施加单位荷载，即P=1，如上图2所示，继而计算出梁跨中的挠度值。进而通过结构力学的位移互等定理求得跨中挠度横向影响值ω，根据为单位影响值ω除以总的影响值ω的关系即可计算出各梁处竖向值。通过可以做出主梁的横向影响线，即可布置横向的最不利位置荷载，进而求出与之相对应的主梁跨中荷载横向分布系数m。

结语

随着计算机技术和有限单元法理论分析广泛应用于桥梁设计的发展，针对桥梁荷载的横向分布系数计算原理已经能有效较准确地建立桥梁结构模型，从理论和方法上寻求突破的研究日新月异。文章通过分析桥梁荷载的横向分布系数计算的原理出发，对应用较为广泛的空间数值方法进行比较，并应用空间数值方法通过相关的程序软件应用于横向分布系数计算的方法介绍来描述这些理论，提出运用空间数值方法借助ANSYS等大型开放有限元软件进行横向分布系数计算的方法，为同类桥梁设计所提供理论参考。

参考文献：

桥梁设计分析篇（9）

1 工程基本情况

某大桥的桥位处于平原区蜿蜒型河段，其中左岸是河漫滩，已经建有人工的江堤，右岸则为高漫滩，河床坡降小，河床土质为低液限粘土、细砂、中砂。该处河段左岸修有围堤，经建国以来多年的治理，围堤已具备抵御100年一遇洪水的防洪能力。

桥位区属于吉黑褶皱系松辽中断陷中央凹陷，与东南隆起相临。桥址区地层主要为三层：第一层为第四系全新统的冲积层，以粉细砂、中砂为主，厚度20～22m，第二层为上第三系的半成岩内陆湖盆相沉积层，以粉质粘土层及砂层呈互层状产出，厚度25～30m，第三层为白垩系泥岩，埋深46～54m，全风化层3～10m厚，其下为弱风化泥岩。

主要技术指标：

1)荷载标准：汽车―超20级，挂车―120。

2)设计洪水频率：特大桥为1/300。

3)桥面宽度：特大桥采用上、下行分离式断面，单幅桥面宽度为12.70m(0.50＋净-11.75＋0.45)。

4)桥面采用单向横坡2%。

5)护栏防撞等级：特大桥行车道内侧护栏防撞等级为Sm级，外侧护栏防撞等级为PL3级。

2 桥型方案总体设计原则

桥型方案的研究是桥梁设计最为关键的环节。桥型方案研究不仅仅是对桥梁方案本身的研究，事实上应首先考虑桥梁总体设计，即桥位处所在区域政治、经济、文化及历史背景，桥位处的自然、人文、景观、地形、地貌、地质、水文、气象条件等因素，提出可供比选的桥型方案。

桥型方案的选择在满足使用功能和经济适用的前提下，力求技术先进，结构新颖，行车舒适安全，同时考虑泄洪、通航、地质、地震条件以及城市交通发展的要求，富有时代气息，考虑和地形、地貌和周围环境景观的协调配合，充分体现现代化桥梁建设新水平。

通过对各比选方案就桥长、跨径组合、结构体系、施工工艺、工程造价、桥梁美学等方面进行综合技术经济分析比较，提出桥型推荐方案。

结合该大桥工程实际，桥型方案构思原则如下：

1）该大桥在满足使用要求的前提下，结构形式的确定以符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求。标准化、系列化、因地制宜、方便施工和养护为原则，注重环保设计，并考虑美观，使其富有时代气息。

2）桥孔划分考虑因素，一般为桥位处地形、地质、水文以及通航要求等，诸如地质条件、水面宽度、水深、流速、河床断面变化及堤防、通航净空等。充分考虑桥孔的合理配置，尽量达到结构受力和理、造型美观。

3）尽量使桥梁上、下部结构工程造价总和最小，全寿命造价最小。

3 方案比较

3.1 方案提出

该大桥为该段的控制性工程，在桥型方案选择上，根据地质、地震、通航、水文等要求，对主桥提出了5个方案桥梁结构型式进行比较。

第一方案：装配式预应力混凝土简支转连续T梁，桥孔布置33×40+（12×50）+6×40，桥长2160m。

第二方案：100m变截面预应力混凝土连续箱梁，桥孔布置32×40+（65+5×100+65）+6×40，桥长2150m。

第三方案：368m双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥孔布置30×40+（39.4+160+368+160+39.4）+4×40，桥长2126.8m。

第四方案：107m中承式钢管混凝土拱，桥孔布置34×40+（36.5+5×107+36.5）+4×40，桥长2128m。

第五方案：648m连续钢箱梁悬索桥，桥孔布置26×40+（230+648+230），桥长2128m。引桥采用跨径40m装配式预应力混凝土简支转连续T梁，联孔长度为4孔一联和5孔一联，简支T梁现场预制，在桥上现浇连续段接头，完成体系转换，形成连续结构。

结构型式详见表1。

表1 结构型式

项目 第一方案 第二方案 第三方案 第四方案 第五方案

平桥上部结构型式 装配式预应力棍凝土简支转连续T梁 预应力混凝土连续箱形梁 双塔双索而预应力混凝土斜拉桥 中承式钢管混凝土拱 三跨连续钢箱梁悬索桥

上部 主桥桥孔布置(孔×m) 12×50 65+5×100+65 160+368+160 36.5+5×107

+36.5 230+648+230

雅达虹岸引桥(m) 33×40 32×40 30×40+39.4 34×40 25×40

炼油厂岸引桥(m) 6×40 6×40 39.4+4×40 4×40

下部 主桥主墩结构型式 圆柱式墩 矩形墩倒 Y形塔 重力式墩 H形塔

主桥边墩结构型式 矩形柱式墩 圆柱式墩 矩形柱式墩 圆柱式墩

引桥桥墩结构型式 圆柱式墩

引桥桥台结构型式肋 板式桥台

基础 主桥主墩结构型式 钻孔灌注桩基础 沉井基础

其它墩台结构型式钻 孔灌注桩基础

3.2 方案必选

各方案从结构受力、施工养护难易程度、使用舒适性、桥梁美观等方面进行如下的比较。

第一方案：该种结构形式采用较普遍，主梁集中预制，双导梁安装，在桥上完成体系转换，形成连续结构，施工工艺简单，施工工期短，造价低，可以满足使用功能和通航要求，但桥型单调、呆板，孔径小，桥墩多，由于航道在桥位处为弯道，通航条件差。

第二方案：造型简洁、线条明快，结构刚度较大，对固接墩下部的抗震性能要求高，为了满足桥梁的抗震要求，主桥需采用两个固接桥墩，由于桥墩高度不高，因此由于温度变形对主梁及桥墩受力均不利，中孔合拢前需对两侧主梁进行顶压，以降低收缩、徐变、降温与升温的不对称程度。主梁截面采用分离式单箱单室断面，三向预应力结构，主梁采用悬臂浇筑方法施工，设计及施工技术成熟，造价略高。

第三方案：该方案跨径大、主塔高，造型宏伟美观，景观效果好，技术先进，体现时代精神和现代气息，结构采用全飘浮体系，抗震性能大大提高。主塔采用倒Y型或A型，拉索为空间双索面，主梁采用双主肋断面，主塔采用爬模施工，主梁采用悬臂浇筑施工，设计、施工及控制复杂、要求高，造价高。

第四方案：该方案桥型新颖，主桥主梁高度小，与桥高配合协调，但结构抗震性能较差，设计及施工工艺复杂，且引道路基需加宽；桥位处地质情况差，沉井基础工程量大，使该方案造价较高。

第五方案：该方案跨径较大，造型宏伟，技术先进，主梁采用混凝土主梁，自重较重，造价较高，主桥锚碇采用重力式锚，施工复杂，该方案造价最高。

通过论证可以看出：第三方案双塔双索面斜拉桥、第四方案中承式钢管拱、第五方案三跨悬索桥均较美观，但造价较高，施工困难，桥面以下的高度较矮，较难发挥这几种桥的立面美观的特点。第一方案结构简单，但下部多，总造价虽较低，但对通航不利。综合考虑各方面因素，采用第二方案体系较合理，主桥为预应力混凝土半刚构-连续箱形梁，引桥为装配式预应力混凝土简支转连续T梁。

4 结束语

桥型方案设计本身就是一项复杂和灵活的工作，特别是对于一些桥位比较复杂的桥梁，具有曲线、大超高、大纵坡、高墩和长桥等特征的桥型方案设计，还处于摸索阶段，有很多新的问题需要进一步的探讨和研究。随着社会经济和公路事业的日益发展，大力发展高速公路将成为必然，因而高速公路桥型方案设计必将日趋成熟。

参考文献：

桥梁设计分析篇（10）

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

某公路部分桥墩出现沉降异常情况，结合监控和检测报告的分析及结论，需对该桥墩进行加固。经现场调查，该桥墩横向一侧是地方道路，为不占用地方道路，可对该桥墩加灌注桩或包盖梁的方案进行加固。根据施工难度和造价对比，最终选择十字形承台加固方案进行加固。十字形承台平面布置见图1。

图1十字形承台平面布置

十字形承台作为墩柱与桩柱之间的传力构件，其本身的受力已经对该种加固方案起到了决定作用，如何对十字承台进行计算成为一问题。但国内外对此的研究相对比较少，多认为经过承台的传力后，各桩基的桩顶反力相同，但事实上各桩基与柱的距离以及截面刚度的影响将会造成桩基的桩顶反力有所差异，甚至是很大的差异。除此之外，也有按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中第8.5条对承台进行受力配筋分析的，但该种计算主要还是针对方形承台，对于这种十字变截面的承台，还有待考虑。

承台作为高跨比、宽跨比较大的构件，在计算上，总界于Mindlin板和空间梁之间。若用板计算，不仅计算过程复杂，而且由于较大的高跨比影响会对模拟计算造成较大的误差；若用梁单元计算，虽然计算简便了，但又忽略了承台作为板的受力特性。所以本文为充分考虑十字承台的受力特性，运用了ABAQUS对某具体承台进行三维实体建模，并结合MIDAS空间梁单元和平面梁单元模型与之对比，并提出简化梁计算方法，以满足工程精度的要求。

荷载计算

2.1新建承台恒载设计值：

十字形承台横向宽度250cm，纵向宽度220cm，高度为250cm，十字相交处倒角50 cm×50 cm。

2.2上部结构恒载：

桥墩处上部结构为30m预应力T梁，先简直后结构连续，跨径组合为4×30m，桥宽15.75m，桥面净宽14.75m。主梁间距2.25m，顶宽2.2m，梁高1.72m，现浇湿接缝0.3m，横桥向共6道，墩柱间距6.6m。

上部结构恒载(自重)标准值计算如下：

一片T梁：中梁19.7m3，边梁19.4m3；横隔板：6.7 m3；

现浇部分+沥青铺装：(0.08×2.35+0.18×2.6) ×14.75×30=290.3t；

两侧防撞栏：0.37×2×30=22.2 m3；

故上部结构恒载标准值为

(5×19.7+2×19.4+6.7+22.2)×2.6+290.3=722.42t。

上部结构活载标准值计算如下：

单车道(考虑冲击力)活载标准值为104.5t；（计算略）

上部活载标准值为104.5×4×0.67=280.06t；

2.3下部结构恒载：

盖梁自重为78t；

柱高10m，方柱截面长1.5m，宽1.0m；

单柱自重为 10×1×1.5×2.6=39t；

2.4单柱荷载标准值：

恒荷载桩顶力标准值：

活荷载桩顶力标准值：

280.06×0.655＝183.44t

单柱设计值：

，取7840KN。

承台的建模分析

3.1 三维实体建模：

图2 ABAQUS的实体建模

如图2所示为ABAQUS的实体模型，为进行保守计算，忽略原桩基的受力，其中的单元是六面体的二次完全积分单元。从图中可知，中间两根桩基的桩顶力为4293KN，两根边桩的桩顶反力为3548 KN。由于在建模时考虑了桩与承台的固结效应，桩顶还会有弯矩出现，其最大值为边桩的342.7 KNm，其值非常小，可以忽略不计，认为桩基为轴心受压构件。

3.2 十字梁单元的空间建模：

图3 十字梁单元的迈达斯的空间模型

如图3所示为十字梁单元的迈达斯的空间模型，14.15m的横向梁横截面尺寸为2.5m×2.5m，6.2m的纵向梁横截面尺寸为2.2m×2.5m。在墩柱传来的7840KN的作用下，各桩基的桩顶反力如图4所示。从图中可知，中间两根桩基的桩顶力为4570KN，两根边桩的桩顶反力为3269KN。

图4 十字梁单元模型桩基的各桩顶力

结果对比分析

将以上各模型的计算结果汇总于表1中。其中三维的实体模型充分考虑了十字承台的各受力性能，可以认为其计算的桩顶反力是精确解，空间梁单元和平面梁单元是对其的某种程度上的计算简化。

从表中可知，梁单元模型中间桩基的桩顶反力偏大，边桩基偏小，这是由于梁单元模型的桩基被模拟成一刚度无限大一般支承，实际的桩基是一弹性的小偏心受压构件，这就造成了墩柱传来的力向中间部分集中。特别是平面梁单元模型，完全忽略了横梁的下挠模拟成一刚性支承，更是如此。当中间桩基分配过多的力时，边桩基的分配的力自然就少。

表1 各模型的桩基桩顶反力

空间梁模型与三维实体模型桩基桩顶反力对比结果为：中间桩基大6.5%，边桩基小7.8%，而平面梁模型与三维实体模型桩基桩顶反力对比结果为：中间桩基大11%，边桩基小13%。

结论

经过上述的讨论分析，可以得到以下结论运用于工程实践：

(1)可以运用平面一字梁模型对十字承台处各桩基的桩顶反力进行计算，计算结果需要处理：中间桩基的桩顶反力需要乘以0.9的缩小系数，边桩基需要乘以1.15的放大系数以考虑纵横向刚度的综合影响，然后根据计算的桩顶反力得到十字承台的弯矩设计值用于指导承台的配筋。至于短边横梁处的配筋可以参考纵梁的配筋足以保证其极限承载力。

(2)其实本计算假设忽略了原桩基参与受力，实际工程中原桩基是参与受力的，所以运用平面梁单元计算得到的结果已经拥有一定程度的富余度，完全是在工程的可控范围内，可以直接拿平面梁单元模型进行计算。

参考文献

[1]荆素敏，冯丽君．旋喷桩技术在桥梁木桩基础加固中的应用［A］．中国铁道学会2010 年高速重载与普通铁路桥梁运营管理与检测修理技术研讨会论文集［C］

桥梁设计分析篇（11）

引言

经过几十年的发展，目前我国桥梁数量已经十分庞大，然而在新桥不断建设的同时，也有大量的旧桥出现了各种病害，在设计使用寿命期内耐久性严重退化，甚至是出现了倒塌的问题，无论是从安全或是经济的角度，此类问题的出现所带来的后果均是十分严重的。基于此，必须从桥梁的设计阶段就开始重视安全耐久性问题，不断提升桥梁耐久性设计水平，保证桥梁的使用安全性、可靠性。

1桥梁安全耐久性问题分析

近年来，我国桥梁建设事业发展如火如荼，桥梁数量快速增加，仅9年时间，城市桥梁数量就由48100座增长至64512座，新建城市桥梁数量超过1.6万座。但是，在我国桥梁数量增长的同时，桥梁病害也成为一个严重的问题，部分桥梁在尚未达到使用寿命甚至是刚投入使用的情况下，耐久性能已经开始退化，严重威胁桥梁的使用安全性，如图1所示即为我国某运行10年的大桥，因主桥箱梁腹板开裂、中间3跨跨中底板横向贯穿开裂、跨中下挠严重，最终不得不拆除。不同桥梁的耐久性问题也存在差异，如：混凝土桥梁主要表现为混凝土材料在环境与使用条件下，产生了一些影响结构耐久性的因素：保护层脱落、混凝土碳化、钢筋锈蚀等。缆索承重体系在现代大跨度桥梁中应用广泛，主要桥型包括悬索桥、斜拉桥，其主要耐久性问题集中在缆索的锈蚀与损坏；钢桥的主要耐久性问题包括钢材的腐蚀、活载造成的破损、疲劳与失稳等[1]。就我国目前桥梁发展的情况来看，安全耐久性问题依旧较为突出，不少桥梁在设计阶段就存在“重强度、轻耐久性”的情况，在更多的时候耐久性仅仅是作为一种概念被关注，但是缺少专门的设计，以致于在桥梁建成后出现安全隐患多、结构使用性能差、使用寿命短等诸多问题，直接影响交通安全与区域经济发展。目前，国际结构工程界对于安全、耐久等问题越加重视，我国桥梁设计必须迎合这一趋势，以建设安全可靠的桥梁、构建稳定的交通网络[2]。

2桥梁安全耐久设计分析

2.1桥梁安全耐久设计要求

随着桥梁建设事业的不断发展，我国对于桥梁安全耐久性问题的重视程度已经上升到了规范约束的高度，最新版的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）中，就针对JTGD60—2004中桥梁耐久性设计要求缺失的问题，新增了不少条文，明确指出“公路桥梁应按照设计适用年限和环境条件进行耐久性设计”，同时将桥涵设计原则修改成了“安全、耐久、适用、环保、经济、美观”，“安全耐久”、“适用”、“环保、经济、美观”分别是基本要求、功能要求以及其他要求，由此凸显了安全耐久设计的重要性。根据JTGD60—2015要求，公路桥涵设计需满足表1中的使用年限要求。

2.2桥梁安全耐久性设计内容

桥梁安全耐久性的影响因素可归纳为使用材料的自身特性，如：混凝土材料、钢材等；桥梁设计与施工的影响；桥梁自身所处环境的影响；桥梁的使用条件与相关防护因素四类。文章仅从设计角度出发，基于相关规范要求与全寿命周期理念，重点探讨桥梁安全耐久性设计，具体如下：①确定设计条件下可能产生的侵蚀类型，确定在何时、用何种耐久性能指标建立并描述该侵蚀类型的耐久性能极限状态。②确定指标后，选定合适模型评估侵蚀作用下可能会出现的严重程度。③综合考虑侵蚀类型、强度与不同构件的易感性等因素，明确桥梁各构件的防护水平、措施。④在上述分析的基础上编制设计方案，并对方案有效性进行分析，确保桥梁设计安全可靠。

3实例分析

文章以某四级公路桥梁工程为例，分析桥梁安全耐久性设计。此公路全线共设置了7座桥梁，总长461.92m，5座桥梁的跨径为20m、2座桥梁的跨径为16m，均为密肋式T梁结构，设计使用年限50年。

3.1设计原则

本工程桥梁设计主要遵循以下原则：①基于公路功能、技术等级要求，以JTGD60—2015中的桥梁设计原则为准，综合考虑“因地制宜、就地取材、便于施工养护”等因素，展开总体设计。②落实公路勘察设计“六个坚持、六个树立”，做好桥梁的安全耐久性设计。③桥梁结构设计中，构件需综合考虑“可检测、可维护、可更换”问题。

3.2耐久性设计

遵循设计原则，本工程桥梁耐久性设计主要从以下方面考虑：①材料耐久性，本工程桥梁均选用高性能混凝土，以有效保证混凝土强度与耐久性。②构件耐久性，桥梁上部结构均选用预应力混凝土简支T梁，其具有耐久性好、刚度大的优势，同时下部结构选用圆柱式墩。③混凝土保护层，本工程在设计时适当增厚了混凝土保护层厚度，有效应对混凝土碳化导致的钢筋锈蚀问题。④构件可维修、可更换性，桥梁铺装按3层结构布设，重视桥面防排水设计，防止桥面水导致钢筋锈蚀问题的出现。⑤桩基耐久性，由于此桥梁处于山区，受河流的冲刷严重，极易出现桩基混凝土破损、钢筋外露、锈蚀等病害，基于此桥梁设计时设置了钢护筒，有效增强桩基耐久性能。⑥附属构造耐久性、可更换性。本工程桥梁设计时，充分考虑附属构造的耐久性与可更换性，有效降低后期养护负担：增高了全线桥梁支座垫石（﹥10cm），为后期维修加固中的支座更换预留了操作空间。优化了伸缩缝型钢、构造型式，以便后期更换、维护。

3.3抗震设计

抗震设计是保证桥梁使用安全的重要措施，本工程所处地区基本烈度﹤6°，按《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02—01—2008），桥梁设计设防烈度为7°，设计要点如下：①桥址比选，严格按照规范要求开展桥址的地质勘察工作，同时做好历史震害调查，基于路线的总体走向，优先选择坡度较缓的地带，避开河床中基岩存在倾向河槽的构造软弱面被深切河槽切割的地带。②简支梁桥设计时，简支梁梁端与墩、台帽、盖梁边缘均要留有一定的距离，计算公式如式（1）：a≥70+0.5L（1），式中：a为最小距离（cm）；L为梁计算跨径（m）。③桥梁上、下部结构抗震：桥梁墩台设挡块、梁板间设抗震锚栓连接、梁与梁间以及梁与墩台侧面设橡胶垫；桥梁墩台柱身、桩基螺旋箍筋加粗、加密，桩长﹥7m的情况下，桩顶增设一道系梁，合理控制结构尺寸，有效保证桥梁结构的抗震性能。

4结语

综上所述，我国在集中精力建设各种公路、铁路桥梁的同时，必须要将安全耐久性设计放在重要地位，否则若干年后将会为这些桥梁的维修、加固付出沉重的代价。现阶段，我国社会各界已经开始逐步认识到了桥梁耐久性设计的重要性，并出台了相关规范，桥梁实际工程建设中，需坚持以“安全耐久”为基本要求，根据实际等级要求、场地条件等合理确定桥梁形式与使用寿命，贯彻全过程寿命理念，科学开展相关结构与构件设计工作，有效保证桥梁使用安全耐久性。

参考文献：