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市政设计

市政桥梁结构设计要点的探讨

本站     2018-9-10 14:26:44    

      桥梁工程作为城市交通运输体系中至关重要的组成部分之一,施工期间常常会出现各种质量问题与隐患,为了杜绝此类隐患的发生,关键在于从设计入手,提高桥梁结构设计质量。本文围绕市政桥梁结构设计展开了全面分析与探讨。 
  关键词:市政;桥梁;结构设计 
  设计是决定质量的重要因素,设计质量的高低将直接影响着整个桥梁工程建设质量的高低,从而备受各方人员的重视。所以工作人员必须遵照施工要求和实际设计情况进行规划,做出安全系数较高、经济适宜的方案,能够有效的避免出现公路桥梁存有安全隐患的情况。市政市政桥梁结构设计中,还要充分考虑排水、环境与抗震等多方面的因素影响。只有在设计过程中充分把握各个设计要点,才能够真正设计出符合现代社会发展需求的基础工程,满足社会发展需求。 
  1.市政桥梁结构设计要求 
  1.1设计桥梁结构的体系流程 
  为了达到正常桥梁的设计要求,需要根据实际情况对桥梁的结构进行分析,通过对结构的优化,来可以实现对公路结构的完善。一般情况下,作业人员构建模拟应用,通过对桥梁桥墩的受力试验,寻找到最为适宜的控制区域。针对桥墩类别的多样性,再加上模拟环节错综复杂的特性,该流程需要技术人员认真、仔细的处理。桥梁设计期间为了完美展现上部结构与曲线半径的结合情况,还需要对梁体协调性进行优化,在受力过程中保证梁柱的抗弯能力达到指标,在公路环境较为恶劣的情况下,适当增加桥梁上、下部的数量。 
  1.2桥梁载荷设计的要求 
  桥梁超载是导致桥梁使用寿命缩短的原因之一,而且在现实生活中,桥梁超载的现象十分的严重。如果桥梁长期的处于超载的状态,就会影响到桥梁的耐久性。对于桥梁超载问题的解决,除了需要有关部门加强管制之外,作为桥梁设计者,在进行设计时也要充分的考虑到桥梁超载问题。桥梁设计要求主要指的是在选取载荷标准时的要求,根据不同载荷标准制定相应的桥梁最大剪切力与最大弯矩数值。举例而言,当桥梁载荷为车道一级的情况下,跨径为二十米的剪切力与弯矩应分别为一百八十千牛顿和三百六十千牛顿每米,车道超二十级也是目前应用较为广泛的标准。之所以应用新式载荷标准,是因为在作业人员在设计流程中可以轻松的计算出理论状态需要的内力,并通过应用图纸的裂纹变形来增大钢丝线的承受力度,从而满足桥梁设计的要求。 
  2.市政桥梁结构设计 
  2.1上部结构设计 
  高度公路桥梁设计的原则需要从上下两个部分进行论述,其中上部设计主要涉及到主梁、伸缩缝以及搭板等部分,而下部设计则主要涉及到桥墩和桥台的设计。其中上部设计主要包括下面两个方面。 
  (1)主梁设计。简支梁结构依据设计要点的不同分为装配式以及整体式,装配式的主要特点是可以将预定的相关主梁配件分开进行运送,施工时再进行装配成梁,该支梁在设计过程就能使用自动化以及机械化的工程技术,减轻了劳动强度并有效减少材料浪费,使工程的施工效率大大提升,而且减少季节对工程施工的影响力。 
  (2)伸缩缝的设计。从道路的平稳角度来看,桥梁上应该尽可能的减少伸缩缝。对于跨径小于等于 16m的单孔桥梁只需要设置一个伸缩缝,而另一端采用桥面连续的设计方案。如果桥梁有两跨,且单孔跨径小于等于16m,那么伸缩缝可以设计在桥墩处,两侧桥台部位则可以使用桥面连续结果,这样就能够有效提升行车的舒适度。 
  2.2桥墩的设计 
  装配式简支桥梁结构设计中普遍采用双柱式墩,十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中单幅双柱式桥墩结构型式应用较为普遍。如在岩溶性地带、桩基础施工困难地段应根据实地情况避免过多地设计桩基,单柱单桩的设计为宜;而拟建施工现场位于河谷或受到滚石威胁时,则应考虑设计增强桥墩结构的整体抗撞击能力,亦须单柱单桩设计为宜;对于高位墩柱长桥的情况,则应考虑到桥梁上部结构荷载累积变位的问题,采用双幅两柱整体下部构造设计为宜。 
  2.3桥梁附属设备的设计 
  桥梁附属设备包括伸缩缝、支座、排水系统、照明系统等,这些部分虽然在工程造价中仅占很少的一部分,但也发挥着重要的作用。现已建成的大多数桥梁的排水系统设计相当简单,仅仅是使用排水管将水引出桥面而已。现在采用绿色设计对以上设计进行优化: 
  (1)选择排水系统的材料。传统的材料是铸铁,这种材料易锈蚀且造价高,同时不利于不可再生资源的节约。有鉴于此,可考虑使用PVC 管等材料,这些材料具有轻质、节能、抗腐蚀的特点。 
  (2)设计排水系统的数量。由于设计人员对排水系统缺乏足够的重视,往往是按大概的间距进行设置,这样会造成排水不畅或排水系统过多,违反了绿色设计的原则。应根据当地的降水情况进行水力计算来准确设置足够数量的排水系统。 
  2.4结构耐久性设计 
  (1)一定要注意混凝土的结构耐久性的规定要求,在设计时注意控制其混凝土最小保护层厚度,使预应力管道与钢筋存在一定的距离,为混凝土的振捣做好基础准备,同时对于所采用的水灰比要仔细分析检查,保证其适用性,以达到增强混凝土自身密实度和抗损坏能力的要求。 
  (2)选用具有防腐作用的钢筋,因为在实际施工过程中,经常会发生钢筋腐蚀的现象,所以对钢筋的构造、材质的选用上,必须做到认真、细致。也可以在混凝土中掺入钢筋阻锈剂,通过此种方法来延缓钢筋腐蚀破坏,不仅在时间上有效控制腐蚀,而且及时有效地延缓了其遭受腐蚀的速度。 
  (3)隔震装置设计,目前,采用较多的隔震设计是弹性反应谱设计方法。弹性反应谱法在不同国家具有不同规范,其主要区别是计算公式,这些公式主要计算隔震装置的等效阻尼和等效刚度。由于桥梁的地震响应与隔震装置振幅存在必然联系,所以在计算时需要考虑隔震装置的最大振幅。 
  (4)结构的使用寿命以及机构极限的耐久性。要根据桥梁工程的设计年限以及结构耐久性等级来确定机构的使用寿命和耐久性,在我国桥梁工程中,对于使用寿命问题没有标准的规定,不同的桥梁工程的使用寿命都没有唯一固定的范围,在进行耐久性设计时,不要忽视桥梁结构在运行中,由于外界因素的影响到结构耐久性,虽然在设计中已经对耐久性能的确定依据强度的极限状态。 
  2.5抗载荷能力设计 
  随着我国经济建设的大幅度提高,各个地区的运输能力也在不断发展,各种运输工具越来越多,而且在向着更大,更重,载重能力更强的方向发展,设想一下,在跨河桥梁上成群结队的车辆全部拥挤在桥面上行驶,这对于桥梁的结构坚实度是一项巨大的考验,所以在桥梁抗高负荷承载的情况下,就需要设计者对于桥梁目前和未来所要面临的载荷能力能高瞻远瞩,应用合理的结构来应对这一情况,而且可以再桥梁设计中的关键部位添加相应的减震装置,如粘滞阻尼器,可以通过气弹性部件可以有效的减少桥梁震动时产生的能量,以减少对桥梁主体的损害;铅芯橡胶支座,可以有效减少支座的硬性撞击,通过有着良好力学性能的铅芯和橡胶的配合,就可以达到这样的效果。总之,在抗重载荷情况下,桥梁的结构设计需要提前预估和计算出将要面对的负载情况,并且利用缓冲部件来直接降低重载荷所引起的桥梁压力过大。 
  3.结语 
  总而言之,桥梁的设计需要遵循环境原则,根据地质条件的不同进行相应的调整,同时还要综合考虑桥梁结构的安全性和行车的舒适性以及经济效益,充分发掘在桥梁设计过程中可能忽视的细节问题,进而提升高速桥梁设计水平。 

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