论文部分内容阅读
摘 要:文章结合笔者多年的工作实践和总结,主要阐述了我国道路桥梁设计的现状,从中针对桥梁设计过程中需要注意的问题进行了分析与研究,以供大家参考借鉴。
关键词:桥梁;设计;现状;注意问题
中图分类号:S611文献标识码: A
1 引言
随着我国交通事业的迅猛发展,路桥建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展。然而,在许多桥梁建设过程中,由于水文地质条件复杂及施工条件恶劣,给设计施工带来了一定的难度和挑战。人们对桥梁设计的技术、安全、环保等方面提出了更高的要求。因此,做好桥梁方案设计工作具有重要的研究意义。本文结合笔者的工作实践,主要论述了桥梁设计中需要注意的几个问题。
2 道路桥梁设计的现状分析
近些年来,我国桥梁发生事故或病害事故的案例不在少数,导致这类情况出现的部分原因在于桥梁所设计的安全性、耐久性等方面存在不足。所以,除了要科学合理地进行结构设计以满足桥梁设计相关规范以外,还必须保证桥梁设计人员本身的专业素质、设计经验、判断能力都较高。目前,在我国桥梁工程设计过程中经常发生以下几个问题:
(1)道桥设计的安全性。道路设计不规范、施工质量控制不严谨的情况下,都会直接使得桥梁出现事故或病害的风险。并且在进行施工的过程中,部分施工队伍为了能够获得更多利益,便大幅度的降低施工成本,偷工减料,直接将工程上所必须要使用的高质量材料替换了价格低廉的材料,并且在质量审查的过程中,仅仅只是对各个方面做表面工作,以便于蒙混过关。
(2)道桥设计的耐久性。任何事物都存在着一定的寿命限制,而桥梁也是一样,如果说没有针对其长久使用过程中来进行维护,那么就会极大的减少道路桥梁的具体使用寿命。并且在目前的现实生活中,桥梁的耐久性也被直接忽视,直接使得整个道路桥梁工程本身出现了较大的安全隐患。
3 桥梁设计中需要注意问题
3.1 加强桥梁设计与环境的配合
桥梁设计从一开始就应考虑桥梁的安全及桥梁建成后对地质、环保、造价等各方面的影响,在此基础上,选择合理的桥梁基础型式。因此,需要注意以下几个方面的问题:
(1)随着桥梁桩基础在桥梁的广泛应用,桩基成孔技术和手段越来越丰富,工程成本越来越小,工程质量越来越高,特别是在强度高且不透水的地质条件下,挖孔桩已被广泛应用。扩大基础施工工期长、费用高,基坑开挖量工程量大,对地面破坏大,从受力条件看多可用嵌岩桩结合挖孔施工代替,因此梁式桥梁选择基础方案时慎用扩大基础。
(2)在山区桥梁的建设中尤其要注意与环境的配合。在山区由于横、纵断面变化较大且地质条件复杂,往往造成开挖面很大,严重破坏地表,因此使用上应更灵活一些,将基础根据实际地形作变化灵活的设计,可减小开挖面。还有就是山区桥梁在能够保证施工必须的场地和便道条件以及桥梁结构安全时,尽量不要砍伐征地范围内的树木。
3.2 充分考虑桥梁设计中安全性和耐久性
(1)满足结构混凝土耐久性的基本要求,重视桥梁的耐久性方案设计。提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外,要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。
(2)加大钢筋的混凝土保护层厚度,加强构造配筋,防止和控制混凝土裂缝。加大钢筋的混凝土保护层厚度,是保护钢筋免于锈蚀,提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝,除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外,更重要的是要采取构造措施,控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。
(3)加强桥面铺装层的防水设计。桥面铺装层应采用密实性较好的C30以上等级的混凝土,混凝土铺装层内应设置钢筋网,防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料,都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层,特别是连续梁的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外,还需加强泄水管设计,应特别注意泄水管周边的构造细节处,加强伸缩缝处的排水设计,防止水分从伸缩缝处渗入梁内。
(4)充分重视桥梁的超载问题。桥梁的超载一方面可能引发疲劳的问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大,损伤加剧,甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面,由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复,将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。
3.3 桥梁防撞设计的注意问题
在设计桥梁时必须要认真的考察桥梁所在的地理位置以及地理环境,比如当地的降雨量、风力等等,要依据这些信息选择适当的设计方案。比如说,如果我们选择防撞设计,就要认真的分析桥梁所在位置的各种环境,这样才能确保桥梁质量。现在主要有两种防撞主设施,即主动防撞设施和被动防撞设施。其中,被动防撞设施又分成两种,即直接构造和间接构造。下面结合工作实践,主要就对这个问题进行了研究。
(1)主动防撞设施。红白相间标志,桥梁下弦标高警示;雾天黄灯;雷达;远红外监视高频甚高频电话声讯提醒;激光(或红外)测距声光报警;GPS卫星导航区域系统等。它们投资较少,但须设立监控系统、监控柜或监控室等,进行日常维护管理。
(2)被动防撞措施。防撞设施投资较大,尤其是其中的间接构造,间接构造需要将可能发生的船撞力全部在墩外承受,其设施费用往往比桥墩还贵。其优点是:“御敌于国门之外”。由于它会带来对环境的破坏,甚至是危及子孙的不可修复破坏,因此一般仅在具备自然条件,可使对自然的改变(或破坏)较少时,才使用这种方式。
1)直接构造:直接构造的力学原理巧妙一些,它通过消减船撞力和加强桥墩等措施,利用桥墩水平抵抗力,便能够抵受住船舶的撞击,不需另行构筑“墩外墩”或只建设较少的工程构造,因而节省投资。由于消减了船撞力,可以在保护桥的同时也保护船,因此也保护了环境,促进社会和谐。
2)间接构造:墩外墩的原理是:船在撞向桥墩时,先撞到“桥墩外的防撞墩”,防撞墩吸收船舶的一部分或全部动能。如果是吸收了全部动能则船停住了,不再撞向桥墩;如果防撞墩仅吸收一部分动能,则船舶减速或转向,转向后不撞向桥墩或带有剩余动能的船撞向桥墩时不致撞塌桥墩,也是设计成功。但是墩外墩的设置需要自然条件,即水不太深,墩的建造成本就不会太高,否则在墩外建设一个水平抗力大于桥墩,宽度还需大于桥墩的墩外墩,其造价是很高的。
3.4 减少桥梁共振效应
共振现象,一直都是自然界中所常见的一种物理现象,它主要是被外力所影响而导致某个物体与另一原物体之间的自然振动保持一致,而这部分力量如果说不采取有效的措施加以解决,那么就极有可能会对于桥梁带来毁灭性的影响。
为了减轻桥梁的共振效应,在桥中设立减震器非常重要,其作用是干扰共振波。干扰共振波可有效地防止振动波的不断加强,不管振动持续多长的时间或是何种振源。减震技术通常与惯性有关。例如,如果桥梁采用实心道路,共振波可以很容易地传遍整个桥长。而如果桥的道路由不同的截面构成并采用叠放的板相连,那么一个截面的运动会通过连接板传到另一截面,因而会产生一定的摩擦。
3.5 掌握抗震设计原则
根據以往地震对高架桥造成的损害,我们要对容易损害的桥墩,支座处进行延性设计,用约束混凝土来提高混凝土的延性。抗震设防设计属于被动防御,被动地承受地震。现在要加强“概念设计”的抗震原则,进行主动防御。要研究不同的结构形式,分析受力性质,避免不利于抗震的桥型出现在地震多发区,创造出更加适应地震地区的桥梁结构形式。
依据现行《抗震规范》,高架桥桥梁抗震设计时,地震荷载的计算,一般情况下桥墩应采用反应谱理论,桥台采用静力法。对于结构特别复杂、桥墩高度超过30m的特大桥梁,可采用时程反应分析法。计算桥梁地震荷载时,应分别考虑顺桥和横桥两个方向的水平地震荷载。
4 结束语
综上所述,桥梁工程在不同的地形条件之下,其设计本身和实际施工之间有着较大的差异性,因此,需要充分考虑到桥梁结构本身的特性。本文主要针对桥梁设计的现状进行分析,并提出了桥梁设计中需要注意的几个问题,旨在为大家提供参考借鉴。
参考文献
[1]付小军.浅谈弯桥的设计与施工[J].黑龙江科技与信息,2008(11).
[2]沈建章,俞勤仙.桥梁桩基设计应注意的问题[J].现代商贸工业,2008(2).
关键词:桥梁;设计;现状;注意问题
中图分类号:S611文献标识码: A
1 引言
随着我国交通事业的迅猛发展,路桥建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展。然而,在许多桥梁建设过程中,由于水文地质条件复杂及施工条件恶劣,给设计施工带来了一定的难度和挑战。人们对桥梁设计的技术、安全、环保等方面提出了更高的要求。因此,做好桥梁方案设计工作具有重要的研究意义。本文结合笔者的工作实践,主要论述了桥梁设计中需要注意的几个问题。
2 道路桥梁设计的现状分析
近些年来,我国桥梁发生事故或病害事故的案例不在少数,导致这类情况出现的部分原因在于桥梁所设计的安全性、耐久性等方面存在不足。所以,除了要科学合理地进行结构设计以满足桥梁设计相关规范以外,还必须保证桥梁设计人员本身的专业素质、设计经验、判断能力都较高。目前,在我国桥梁工程设计过程中经常发生以下几个问题:
(1)道桥设计的安全性。道路设计不规范、施工质量控制不严谨的情况下,都会直接使得桥梁出现事故或病害的风险。并且在进行施工的过程中,部分施工队伍为了能够获得更多利益,便大幅度的降低施工成本,偷工减料,直接将工程上所必须要使用的高质量材料替换了价格低廉的材料,并且在质量审查的过程中,仅仅只是对各个方面做表面工作,以便于蒙混过关。
(2)道桥设计的耐久性。任何事物都存在着一定的寿命限制,而桥梁也是一样,如果说没有针对其长久使用过程中来进行维护,那么就会极大的减少道路桥梁的具体使用寿命。并且在目前的现实生活中,桥梁的耐久性也被直接忽视,直接使得整个道路桥梁工程本身出现了较大的安全隐患。
3 桥梁设计中需要注意问题
3.1 加强桥梁设计与环境的配合
桥梁设计从一开始就应考虑桥梁的安全及桥梁建成后对地质、环保、造价等各方面的影响,在此基础上,选择合理的桥梁基础型式。因此,需要注意以下几个方面的问题:
(1)随着桥梁桩基础在桥梁的广泛应用,桩基成孔技术和手段越来越丰富,工程成本越来越小,工程质量越来越高,特别是在强度高且不透水的地质条件下,挖孔桩已被广泛应用。扩大基础施工工期长、费用高,基坑开挖量工程量大,对地面破坏大,从受力条件看多可用嵌岩桩结合挖孔施工代替,因此梁式桥梁选择基础方案时慎用扩大基础。
(2)在山区桥梁的建设中尤其要注意与环境的配合。在山区由于横、纵断面变化较大且地质条件复杂,往往造成开挖面很大,严重破坏地表,因此使用上应更灵活一些,将基础根据实际地形作变化灵活的设计,可减小开挖面。还有就是山区桥梁在能够保证施工必须的场地和便道条件以及桥梁结构安全时,尽量不要砍伐征地范围内的树木。
3.2 充分考虑桥梁设计中安全性和耐久性
(1)满足结构混凝土耐久性的基本要求,重视桥梁的耐久性方案设计。提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外,要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。
(2)加大钢筋的混凝土保护层厚度,加强构造配筋,防止和控制混凝土裂缝。加大钢筋的混凝土保护层厚度,是保护钢筋免于锈蚀,提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝,除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外,更重要的是要采取构造措施,控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。
(3)加强桥面铺装层的防水设计。桥面铺装层应采用密实性较好的C30以上等级的混凝土,混凝土铺装层内应设置钢筋网,防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料,都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层,特别是连续梁的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外,还需加强泄水管设计,应特别注意泄水管周边的构造细节处,加强伸缩缝处的排水设计,防止水分从伸缩缝处渗入梁内。
(4)充分重视桥梁的超载问题。桥梁的超载一方面可能引发疲劳的问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大,损伤加剧,甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面,由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复,将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。
3.3 桥梁防撞设计的注意问题
在设计桥梁时必须要认真的考察桥梁所在的地理位置以及地理环境,比如当地的降雨量、风力等等,要依据这些信息选择适当的设计方案。比如说,如果我们选择防撞设计,就要认真的分析桥梁所在位置的各种环境,这样才能确保桥梁质量。现在主要有两种防撞主设施,即主动防撞设施和被动防撞设施。其中,被动防撞设施又分成两种,即直接构造和间接构造。下面结合工作实践,主要就对这个问题进行了研究。
(1)主动防撞设施。红白相间标志,桥梁下弦标高警示;雾天黄灯;雷达;远红外监视高频甚高频电话声讯提醒;激光(或红外)测距声光报警;GPS卫星导航区域系统等。它们投资较少,但须设立监控系统、监控柜或监控室等,进行日常维护管理。
(2)被动防撞措施。防撞设施投资较大,尤其是其中的间接构造,间接构造需要将可能发生的船撞力全部在墩外承受,其设施费用往往比桥墩还贵。其优点是:“御敌于国门之外”。由于它会带来对环境的破坏,甚至是危及子孙的不可修复破坏,因此一般仅在具备自然条件,可使对自然的改变(或破坏)较少时,才使用这种方式。
1)直接构造:直接构造的力学原理巧妙一些,它通过消减船撞力和加强桥墩等措施,利用桥墩水平抵抗力,便能够抵受住船舶的撞击,不需另行构筑“墩外墩”或只建设较少的工程构造,因而节省投资。由于消减了船撞力,可以在保护桥的同时也保护船,因此也保护了环境,促进社会和谐。
2)间接构造:墩外墩的原理是:船在撞向桥墩时,先撞到“桥墩外的防撞墩”,防撞墩吸收船舶的一部分或全部动能。如果是吸收了全部动能则船停住了,不再撞向桥墩;如果防撞墩仅吸收一部分动能,则船舶减速或转向,转向后不撞向桥墩或带有剩余动能的船撞向桥墩时不致撞塌桥墩,也是设计成功。但是墩外墩的设置需要自然条件,即水不太深,墩的建造成本就不会太高,否则在墩外建设一个水平抗力大于桥墩,宽度还需大于桥墩的墩外墩,其造价是很高的。
3.4 减少桥梁共振效应
共振现象,一直都是自然界中所常见的一种物理现象,它主要是被外力所影响而导致某个物体与另一原物体之间的自然振动保持一致,而这部分力量如果说不采取有效的措施加以解决,那么就极有可能会对于桥梁带来毁灭性的影响。
为了减轻桥梁的共振效应,在桥中设立减震器非常重要,其作用是干扰共振波。干扰共振波可有效地防止振动波的不断加强,不管振动持续多长的时间或是何种振源。减震技术通常与惯性有关。例如,如果桥梁采用实心道路,共振波可以很容易地传遍整个桥长。而如果桥的道路由不同的截面构成并采用叠放的板相连,那么一个截面的运动会通过连接板传到另一截面,因而会产生一定的摩擦。
3.5 掌握抗震设计原则
根據以往地震对高架桥造成的损害,我们要对容易损害的桥墩,支座处进行延性设计,用约束混凝土来提高混凝土的延性。抗震设防设计属于被动防御,被动地承受地震。现在要加强“概念设计”的抗震原则,进行主动防御。要研究不同的结构形式,分析受力性质,避免不利于抗震的桥型出现在地震多发区,创造出更加适应地震地区的桥梁结构形式。
依据现行《抗震规范》,高架桥桥梁抗震设计时,地震荷载的计算,一般情况下桥墩应采用反应谱理论,桥台采用静力法。对于结构特别复杂、桥墩高度超过30m的特大桥梁,可采用时程反应分析法。计算桥梁地震荷载时,应分别考虑顺桥和横桥两个方向的水平地震荷载。
4 结束语
综上所述,桥梁工程在不同的地形条件之下,其设计本身和实际施工之间有着较大的差异性,因此,需要充分考虑到桥梁结构本身的特性。本文主要针对桥梁设计的现状进行分析,并提出了桥梁设计中需要注意的几个问题,旨在为大家提供参考借鉴。
参考文献
[1]付小军.浅谈弯桥的设计与施工[J].黑龙江科技与信息,2008(11).
[2]沈建章,俞勤仙.桥梁桩基设计应注意的问题[J].现代商贸工业,2008(2).