桥梁设计新理念探讨

摘要:经过20多年的快速发展，我国交通事业取得了举世瞩目的成就，桥梁建设突飞猛进，但是在建设中也暴露出了诸多问题，一些落后设计思想、设计理念已不符合当前的要求。近年来在桥梁界也不断提出了新的设计理念，桥梁的设计已不是单纯上的结构问题，我们将从桥梁在全寿命期设计、桥梁景观、材料和工艺以及规划与管理等方面 进行现代桥梁设计的新理念探讨。

关键词:桥梁设计、新理念、探讨

中图分类号：TU997文献标识码： A

绿色是目前设计领域提出的一种全新的概念，它是在产品设计制造过程中，从形成概念到生产制造等各个阶段，都以绿色理念为基础，在设计制造中节约资源和能源，设法防止产品及工艺对环境产生的负作用，使设计出的产品更满足绿色产品的要求，并从根本上防止污染，它弥补了传统设计中的不足。

一、以绿色设计阐述

1、绿色设计的核心本质。绿色设计要综合分析整个生产、生活系统物质的充分利用，形成良性的生产循环，核心是减量、重复利用和循环。减量是指降低能耗、节约资源，实现可持续发展。重复利用是指减少消耗的同时注重产品的再利用性，充分发挥产品的价值。循环指合理回收再利用废弃物中有用成分以开发二次资源。

2、绿色设计的基本原则。绿色设计要遵从以下几项基本原则：闭环设计原则、资源最佳利用原则、能源消耗最小原则、零污染原则、技术先进原则。

闭环设计原则体现的是产品全生命周期并行；资源最佳利用原则是指尽可能选用通过简化产品结构实现可回收再利用性的可再生资源，并在产品的整个生命周期中最大限度的利用选用的资源的设计原则。能源消耗最小原则是指产品整个生命周期循环中实现能耗最少。零污染原则是指设计时消除污染源，从根本上防止污染。技术先进原则是指创造性的应用最先进的技术来获得最佳的生态经济效益。

二、桥梁结构物的产品特殊性

桥梁结构物具有极其特殊的特点，主要表现在：一是桥梁造价与原材料价格、设计及施工方案等相关，与市场供需关系不大，主要是由政府相关部门根据社会、经济的发展状况确定实施；二是桥梁建设规模导致桥梁设计对社会效益、经济效益及生态效益影响巨大；三是桥梁设计的使用年限决定了其对社会、环境影响的深远性；四是桥梁在其寿命范围内的使用过程中不会产生对环境有害的垃圾但在超期服役后就变成了难以处理的废弃物；五是桥梁结构应具有抗侵蚀和抵御不利环境因素的能力。

三、绿色桥梁设计的思想

桥梁体系的选用。桥梁体系中的各种体系均有一定的适用范围，在设计中要根据实际情况，对梁、拱、刚架、吊与组合体系进行合理的选用，以减少造价，方便后期养护造。在桥梁设计中如若盲目追求景观效应，采用大量复杂且不成熟的结构体系进行设计，会出现很多弊端。首先会造成施工工艺复杂，需要使用大量不同的各种模板和机械设备。其次是对于一些不适用于上跨桥桥梁体系会造成视觉上的侧向压缩感使人感到压抑。再次是由于钢结构的桥梁对防腐的要求高，会造成建成后的养护工作繁杂，使投入加大，并且随着交通发展上跨桥可能会改建。以上这些弊端都不符合绿色设计的基本原则。通过绿色设计原则可以对上跨桥体系选择进行整体优化。

通过采用简洁的桥梁体系、统一结构尺寸，可以有效简化施工工艺并节约施工用料。为满足景观要求也可以适当考虑设计一些复杂体系，但要注意整个桥梁设计的主次关系和重点。对于跨线桥的设计应考虑所在地经济及建设的长远发展及规划。对于复杂体系桥梁的设计要采用索、梁组合的体系，加大主梁的刚度，减少拉索的用量的设计来方便日后对桥体的养护和维修。同时要结合地形来设计桥梁体系，使桥梁与周围环境实现和谐统一，以满足绿色桥梁设计的要求。

四、桥梁结构设计

1、根据绿色设计的原则中闭环设计原则，在对桥梁结构进行设计时，要充分以桥梁在其生命周期内所面临的各种荷载、各种不利的环境因素以及自身承载能力的退化为设计前提，通过全面精准的结构计算来保证桥梁过程使用中的安全性。对于架构在海上的桥梁，要对其承受风荷载、海水及湿热空气能力在设计中予以充分考虑。对于钢结构桥梁要全面考虑防腐措施的设计。

2、根据绿色设计原则中能源消耗最小原则和零污染原则，在设计中要准确分析结构受力，并合理的设计桥梁结构尺寸和配筋及结点。充分考虑结构安全的同时，以最小的材料消耗实现最大的效益。通过设计合理的施工万案并活用各种结构体系来提高桥梁质量，减少材料能耗并降低环境污染。

3、根据绿色设计的原则中的技术先进原则，在对桥梁结构进行设计时，要结合具体的实际情况，进行技术先进的结构形式设计。总之，运用绿色设计的理论和观念进行桥梁结构设计，要比传统的桥梁设计更具备美观、安全性及经济适用性，对环境影响也会更小，更有可持续发展的价值。

五、桥梁附属设备的设计

伸缩缝、支座、排水系统、照明系统等都是桥梁的附属设备，他们虽然在工程造价中占用的比例不高，但也对桥梁设计质量以及桥梁服务水平起到重要的作用。当前桥梁的排水系统设计一般重视度不足，设计也较简单粗犷，不尽合理，桥面污水随意排放，这种情况的形成正是当初在桥梁设计时未全面考虑环保因素而造成的。通过绿色设计可以实现对桥梁原有缺点的优化，使设计更为合理和实用。通过选择性能更优越的PVC管等排水系统的材料可以使排水设备更轻质、节能、抗腐蚀。根据实际的降水情况进行水力计算来准确确定排水设施的数量。通过合理的设计排水系统的数量使桥面排水更顺畅。在通过排水系统将水引离桥面后，在设计中还要考虑如何对水流进行疏导。采用截水管将桥面排水集中到个别墩柱处以使整个桥梁更美观简洁。

六、桥梁结构的耐久性设计

桥梁结构的耐久性是桥梁设计中的重要考虑环节，在桥梁设计越来越受到重视。耐久性设计决定着桥梁结构的服务年限，服务年限过短会造成资源的极大浪费，加大初期投资的成本和后期养护及维修费用成本，降低效益，违背了绿色设计基本原则。要根据桥梁结构不同的设计基准期、不同的使用环境类别及其作用等级进行相应的耐久性设计，对桥梁使用的材料、施工的便利性、桥梁的后期使用、维护以及全寿命成本用等因素，都要在设计中进行充分考虑和关注。应采取各种措施使桥梁结构在设计服务年限内能够适应种种复杂的环境与变化，更好的为交通服务。要实现这个目标就需要在桥梁的设计阶段对桥梁结构的可检性、可修性、可换性、可控性、可加强性、可持续性等因素进行充分的分析研究，要敢于挑战传统的设计理念，如果桥梁建成后其各个部件无法顺利实现检查、更换、及时修复，且不能得到有效控制、加强，就会导致桥梁结构在各种复杂的环境下尚未达到服务年限就已损坏无法继续使用。桥梁设计要认识到桥梁整体结构和各组成部件的寿命是不同的，要充分考虑这些自身寿命期低于结构设计寿命期的部件，要实现对桥梁结构设计的变形在构造上达到可控的目的，同时在构造上保证其建成后可查、可修、可换、可加强，只有这样才能在日后的运营阶段对桥梁进行有效的维修、加固，保证桥梁结构能在复杂的环境下，在设计服务年限内健康工作。

七、达到设计使用年限后的桥梁的处理

遵循绿色设计的原则对桥梁进行设计，遍及整个桥梁的生命周期，这样设计出的桥梁与传统设计理念下的桥梁相比校更具优越性。在注重绿色设计的同时，对达到设计使用年限桥梁的处理也要同样给予重视。桥梁工程具有造价昂贵且不易回收再利用的特点，所以要以尽量延长其使用寿命为原则，对达到已经设计使用年限的桥梁，通过健康检测来确定其承载能力，根据具体结果对可继续使用的桥梁采用重新设定使用年限的方法处理，对于承载能力差已经不能满足使用条件的桥梁，需要采用降低等级的方法来进行继续使用。

结束语

桥梁设计理念是桥梁结构设计的灵魂与基石，对桥梁设计的优劣成败起着决定性作用，桥梁设计理念应随着桥梁建设的发展进步不断更新。新的设计理念将会对桥梁设计产生深远的影响，对桥梁建设和经济发展起到良好的促进作用。

参考文献:

[1].潘世键.桥梁景观.[J].人民交通出版社.2011.

[2].盛勇.钱锋.桥梁造型.[J].人民交通出版社.2011.