对桥梁设计中若干问题的探讨

摘要：桥梁设计应充分了解当地的地形、工程地质条件等，综合所有可利用的技术资料及科学理论，科学、经济、可靠地进行桥梁下部结构的工程设计。

关键词：桥梁设计；结构；排水；抗震

Abstract: Bridge design should fully understand the local terrain, engineering and geological conditions, integrated all available technical data and scientific theories, scientific, economic and reliable for the engineering design of the bridge substructure.Key words: bridge design; structure; drainage; earthquake

中图分类号：TU997文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1.桥梁设计中存在的问题

1.1桥头构造处理不完善

有些桥的桥头处理很不理想，人行道、栏杆等附属构造物只在桥梁部分设置，引路部分没有设计，或只有警示桩，尤其是当桥垮与堤岸还有距离的情况下，不但显得不协调、不安全，而且雨水很容易从此处流到桥台下面，造成对桥台的侵蚀。

1.2桥面防排水系统不完善

对桥面防水已经都认识到其重要性，而且都采用了防水设计，但防水材料的选用不规范，带来一些不应有的缺陷。这一层的作用不仅是防水，更重要的是起着沥青铺装层和水泥铺装层的粘结作用，层间的粘结力必须大于车轮产生的水平力。再就是泄水口、伸缩缝等关键部位的防水往往注意不够，造成边梁、梁端的局部严重腐蚀。

有些桥的构造上存在着缺陷，比如人行道或防撞栏杆直接座在边梁翼板上，而不是将翼板包住，造成雨水等浸害边梁外侧，所以边梁的病害出现早于中梁。泄水口的设置不尽合理，有些排水口的高程高于水泥铺装层，造成沥青铺装层的层间水排不出去，一是造成沥青铺装的水损害，二是对水泥铺装层形成腐蚀，尤其是冬季溶冰盐的使用，更是加速了对混凝土的腐蚀作用。再就是雨水管的管路设计不通畅，很容易堵塞，以致造成对收水口周围混凝土的严重腐蚀。

1.3结构选型存在的问题

中小桥梁，多采用空心预制板梁，从配筋形式区分有先张预应力、后张预应力、普通钢筋混凝土，横向连接有大铰缝、中铰缝、小铰缝之分，靠理想中的铰将由车轮传递下来的力分布到其他板梁，只有很少的一点钢筋作为板与板之间的联系作用。由于设计和施工等问题，铰缝混凝土往往不密实，不能很好地起到铰的作用，在超重车辆的作用下很容易产生应力集中，逐渐产生了纵向裂缝，形成了单梁受力，使整个桥面系遭到破坏，并对梁板产生损害。

1.4简支梁结构中，伸缩缝间距与支座选用不匹配

目前简支梁结构的伸缩缝间距一般采用100米左右，中间只设桥面连续，梁下一般采用橡胶板支座，有些在设置伸缩缝的梁下采用滑动支座。由于橡胶板支座的厚度有限，梁体不能自由伸缩当夏天涨出去以后，冬天收缩不能完全回到原位，尤其一天之间急剧降温，更不能理想的缩回，反映到桥面就是桥面连续处出现不规则裂缝，又由于桥面连续处预制板的不平整，设计了砂浆找平层，强度较低等原因，所以很快就被破坏。

1.5桥面水铺装工艺要求不严格

过去一度认为铺装层只是找平作用，设计、施工都没有认真对待，恰恰就是这一层最容易出现问题。主梁与铺装层的联结太弱，配比不严格，材料不考究，浇注方法不科学等，所以带有先天性的不足。又由于我国的实际情况，有些桥梁工程在后期赶工，桥面铺装层施工存在很大的问题，厚薄不匀、强度不足、裂缝严重，尤其是砂浆上浮现象非常严重，通车后不久就出现激白浆等破坏现象，这不但与使用材料、配比有关，与施工工艺方法有很大关系。

2.桥梁设计的任务

桥梁设计的任务就是以最经济的途径来满足结构的功能要求,使桥梁结构在施工和使用期内能承受各种预期的荷载作用。桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。大量的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是设计上的缺陷。桥梁出现安全性和耐久性差的现象，既有施工方面的问题，同时在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

3. 改进支座与布置形式

目前简支梁结构的支座与布置形式必须改进，以减少上部结构的病害。

3.1现有支座形式不适合伸缩缝间距桥垮太多，建议只布置三跨。这样每一联只有两道桥面连续只承受中间一跨的伸缩，可以避免连续缝的不规则裂缝。

3.2如果保持伸缩缝100米的间距，中间一跨可以设固定支座，其他部位设滑动支座。

4.桥梁耐久性设计

提高混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成，其中水灰比、水泥用量、强度等级均对耐久性有较大影响。《桥规JTGD62》明确规定了不同使用环境下，结构混凝土的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出了限制规定，这是《桥规JTGD62))对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求，设计时应遵照执行。

5. 桥梁设计要有完善的防排水系统

5.1桥面防水涂层

无论桥面混凝土施工质量如何好，均不能完全保证不开裂。所以桥面水泥混凝土铺装层上面必须设置防水层。防水层不但本身要起到防水作用，而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力好。下面能牢固地与水泥混凝土表面粘结，上面与沥青混和料牢固地粘结。否则就成为一个层间抗剪力很低的夹层，将导致桥面沥青混凝土出现拥包、滑移，直至松散、破坏。

5.2伸缩缝的防水

由于伸缩装置的型式及安装质量问题，造成该部位最容易损坏。除了毛勒伸缩装置、模数式伸缩装置之外，对伸缩量小于5cm的小变位伸缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，也能成功地解决伸缩缝漏水的难题。必须指出伸缩装置的锚固混凝土浇筑前必须对与主体混凝土的界面进行处理，涂以界面剂，保证界面的结合，防止水从界面之间渗入。

5.3桥面雨水孔与水落管

收水口小，不能及时将水泄走；收水口标高高于周围标高，造成积水；收水口高出水泥混凝土表面，而且周围混凝土不密实，造成管周围漏水。所以必须低于水泥混凝土基面，以将沥青层间水排出；出水管过短，发生尿檐现象。从而导致收水口周围以及边梁外侧混凝土的破坏。

5.4梁端和帽梁的防水

由于伸缩缝很难保证完全不漏水，而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又非常严重，所以对梁端和帽梁顶部也要进行防水处理。

5.5栏杆外侧与人行道的构造

栏杆外侧应设计为光滑的表面，底面设有止水槽，雨水能很快地顺外侧流向地面，而不应再流向边梁。设有人行道的桥梁，人行道的防水也不能忽视，防止雨水渗流到主梁。

6.桥面铺装层的防水设计

选择合适的防水层型式不仅能起到良好的防水效果，保证桥梁主体结构的安全，还能延长桥面铺装的使用寿命和降低造价。优良的桥面防水层应具有如下特性：

6.1与桥面砼具有良好的粘结性，不起皮，不脱落。

6.2与沥青混凝土桥面铺装能粘结成一个整体。

6.3不透水、抗刺破，有一定的抗拉强度和延性适应变形。

6.4对桥面砼表面质量无特殊要求，施工方便易行。

7.桥梁抗震设计

7.1在伸缩缝、铰和梁端等上部接缝处采用拉杆、挡块或者增加支承面宽度等措施,以防止落梁震害的发生。

7.2增加钢筋混凝土桥墩的横向约束,提高其抗弯延性和抗剪强度,防止桥墩弯曲和剪切震害.

7.3采用减隔震技术及专门的耗能装置,提高桥梁的抗震性能。隔震装置的分析采用铅芯橡胶支座(LRB)以及摩擦单摆支座(FPS)两种。

8.结束语

因此,我们在桥梁工程设计中,桥梁存在的隐患是十分关键的,必须根据具体的桥梁做具体的工程设计,要积极借鉴成功的经验和做法,除了加强施工质量管理外,要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好防患设计。只有这样才能解决桥梁存在的隐患,保证桥的持久和耐用性。