对现行公路桥梁设计的思考

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，推动了公路交通运输业的发展，各类桥梁工程随之不断增多，其中又以公路桥梁居多。在公路桥梁的建设过程中，勘察设计是较为重要的环节之一。想要进一步确保桥梁结构的安全性和耐久性，就必须做好桥梁设计工作。基于此点，本文对现行公路桥梁设计的思考进行探究。

关键词：公路桥梁；设计；安全性；耐久性

Abstract: In recent years, China's rapid economic development has promoted the development of road transportation, and various types of bridge engineering increased, among which the highway bridge is the most. In the construction of the highway bridge, survey and design is one of the more important part. To further ensure the safety and durability of bridge structures, bridge design must be done strictly. Based on this, the paper explores the design of the existing highway bridge.

Key words: highway bridge; design; safety; durability

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、公路桥梁设计概述

现阶段，由于桥梁工程越来越多，加之工程总体投资成本较大，所以必须采取行之有效地措施确保公路桥梁的设计质量，只有这样，才能保证桥梁的安全性和耐久性，进而达到一劳永逸的成效。就我国公路桥梁设计而言，在交通运输业发展的推动下，大跨度以及复杂桥梁日益增多，与此同时，高速公路的发展，也对公路桥梁提出了更高的要求。现阶段，越来越多的桥型设计中都应用了结构优化设计理论，并且很多桥梁结构在设计计算的过程中，都纷纷利用了空间理论对桥梁整体受力情况进行分析，这也在一定程度上提高了结构的整体承载能力，进而确保了桥梁结构的安全性和稳定性。此外，桥梁不仅具有非常实用的功能，而且桥梁景观还具有一定的美学性和艺术性，这类设计现已受到人们越来越多的关注，从而使得桥梁的整体面貌大为改观，一座座公路桥梁的兴建，成为公路上一道靓丽的风景线。

公路桥梁的设计需要考虑的方面较多，具体包括以下内容：设计荷载，如恒载、外力作用荷载（温度荷载、风荷载、地震荷载）等等。由于公路桥梁是建设在公路上面，故此路基设计也成为桥梁设计中至关重要的环节之一。这就要求路基本身必须具备足够的强度和稳定性，并且还要确保边坡的稳定性。路基本身属于一种线形结构，其具有点多线长的特点，路基的整体稳定性与外界自然条件有着很大的关系。为此，在公路桥梁设计中，必须采取相应的措施确保路基基础的稳定性，这样不仅能够有效地减少工程总量，而且还能进一步降低工程成本。最为重要的一点是，在进行公路桥梁设计中必须充分考虑建成通车后的安全和通畅，这无疑是整个公路桥梁设计中的重中之重。

二、公路桥梁设计的要求和原则

（一）公路桥梁设计要求对于公路桥梁而言，应当采用预应力混凝土连续梁、钢桁梁悬索桥、连续刚构等多种施工方案。在基本确定桥位之后，设计师应遵循因地制宜的原则，在充分考虑到桥梁周边水文、地质、景观协调、施工条件等因素的基础上，进行多种桥型方案的综合比选。公路桥梁设计的基本要求包括以下几个方面：其一，在确保桥梁使用功能完备的情况下，做到桥梁布局合理、造型新颖美观。尤其要关注桥跨与墩高比例关系，力求周围景观与桥梁相协调；其二，严格控制桥梁造价预算，使桥梁在合理造价的基础上满足行车安全、结构整体性好、承载力大等要求；其三，优选施工简便快速、施工技术成熟的桥型设计方案，做到施工机械化运作，使桥梁结构达到标准化的要求，确保桥梁工程早入投入使用。 （二）公路桥梁设计原则

1.安全性原则。这是公路桥梁设计的基本原则，由于桥梁安全性关系到使用者的生命财产安全，所以桥梁设计必须保证桥梁的承载能力符合相关标准，桥梁结构坚固牢靠。如果存在桥梁承载能弱、结构不牢固、安全性不高、结构设计不合理等情况，那么极有可能在桥梁受到高负荷的状态下产生安全隐患，易引发桥面倾斜甚至倒塌的状况，造成重大伤亡事故。 2.耐久性原则。在进行桥梁设计时应当充分考虑到自然和人为造成的侵蚀，如风载荷、雪载荷、酸雨侵蚀、水力、冻胀力、使用磨损等因素，以及恒载、地震载荷、活载、施工载荷等对桥梁的影响，使桥梁在投入使用过程中拥有较强的抵御外界侵蚀的能力。 3.经济性原则。工程造价是公路桥梁建设项目管理的重点，这就要求在桥梁设计时不但要考虑施工技术的可行性，还应当考虑所选桥型经济标准是否能够到达最佳范围。

三、公路桥梁设计中应注意的几点问题

（一）应当解决好桥梁跨径与桥墩高度之间的关系

在公路桥梁设计过程中，应处理好桥梁的跨径与墩高之间的关系，这是比较重要的环节之一。在实际设计中，可按照桥梁的美学原则进行设计，具体如下：跨度与墩高的比值可选择为0.618～1之间，并且应当符合经济最优的原则，简单来讲，就是20m跨径的T梁，墩高应为12～20m；30m跨径墩高应为18～30。由于受地形地貌的影响，大部分公路的起伏变化都比较频繁。为此，必须按照实际的地形状况，选择一种最为适合的跨径，而不应按照墩高频繁变化跨径，如果实际工程中墩高的变化较大时，应当尽可能采用20m与30m或是30m与40m的组合跨径。此外，还应处理好上部梁板与平面曲线这两者之间的关系。通常情况下，桥位处的平面曲线半径会直接影响桥梁跨径的选择和平面布置，具体体现在内外弧差与中矢高这两个方面上。同时墩台径向布置时，因受曲率半径的影响，会造成内外梁长不相等的情况，当实际半径越小时，梁长差便会越大。以上问题的解决途径有两种：其一，按照平面半径对梁长进行调整；其二，在保持梁长不变的基础上，通过加大帽梁、封锚端或是加长现浇连续段的方法进行处理。第一种解决方法虽然设计简单、规格统一，但若是同一标段内有几座桥梁且处于不同的曲线半径时，会造成预制梁长度的种类增多，这样不仅会导致模板的频繁调整，而且还需要较大的场地堆放预制梁。所以，建议采用第二种方法。

（二）桥墩与路幅之间的关系

通常情况下，公路路基设计的主要形式有两种，即整体式和分离式。现阶段，在公路建设的过程中，线路的选择越来越强调景观协调性、环保性和占地少。为此，除中长隧道采用分离式路基以外，其余均为整体式路基。这种路基上的双幅桥，大多数采用的都是双幅四柱式设计。就高墩长桥而言，为进一步减少土方开挖、提高边坡稳定性以及节约成本，双幅四柱式设计无疑是最佳选择。该形式比采用分幅设计的结构横向和纵向刚度高两倍以上，不仅施工简便、节约材料，而且还能够有效地防止墩顶位移的情况发生。需注意的是，这种形式帽梁跨度相对较大，实际设计中必须充分考虑车辆双向行使过程中扭矩的影响，也就是说帽梁的设置应当尽可能大一些。

（三）安全性和耐久性问题

在公路桥梁设计中，安全性和耐久性是最为重要两大因素之一，具体设计时必须予以充分重视。设计过程中应对以下问题加以注意：

1.上部结构设计。在选择上部结构形式时，应充分结合桥梁的实际情况、受力特点、施工难度以及经济性等内容确定出最优的设计方案。可通过加强横向联系的措施增强桥梁结构的整体稳定性。

2.下部结构设计。桥梁下部结构设计应当满足上部结构对支撑力的要求，并且应充分高墩的实际承载能力，除正常应用极限状态计算以外，还应进行相应的稳定分析。

结论：

总而言之，公路桥梁设计是一项较为复杂且系统的工作，在实际设计中，设计人员应当遵循公路桥梁设计的基本原则，并按照相关要求优选最佳的设计方案。同时，还必须采取相应的措施确保桥梁结构的整体安全性和耐久性。只有这样，才能使公路桥梁发挥出自身的作用，创造出应有的价值。

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