关于公路工程中桥梁设计的研究分析

【摘要】公路桥梁的设计是提高公路桥梁工程的施工质量以及确保公路桥梁结构的可靠性的前提，只有制定出科学合理的设计方案，才能促使公路桥梁工程项目的顺利开展，有效避免安全事故的发生。本文对公路工程桥梁隔震设计、公路工程的桥梁下部柔性高墩设计方法、预应力混凝土现浇梁桥的配束原则以及公路工程桥梁设计中预制梁、板的布设进行了研究分析。

【关键词】公路工程；桥梁设计；隔震设计；高墩设计；配束原则；预制梁板；

随着城镇化建设进程的加快，促进了公路桥梁工程建设的发展，其不仅促进了国民经济的稳定增长，还为人们的日常出行提供了极大的便利。与此同时，人们更多的是关注公路桥梁的安全稳定性。以下就公路工程桥梁设计进行了探讨分析。

一、公路工程桥梁隔震设计的研究分析

1.1桥梁隔震设计的原理

桥梁隔震的原理可以用建筑物的地震反应谱来说明，建筑物的地震反应取决于自振周期和阻尼特性两个因素。一般中低层钢筋混凝土建筑物刚度大、周期短，基本周期正好与地震动卓越周期相近，所以，建筑物的加速度反应比地面运动的加速度放大若干倍，而位移反应则较小，采用隔震措施后，建筑物的基本周期大大延长，避开了地面运动的卓越周期，使建筑物的加速度大大降低，若阻尼保持不变，则位移反应增加，由于这种结构的反应以第一振型为主，而该振型不与其他振型耦联，整个上部结构像一个刚体，加速度沿结构高度接近均匀分布，上部结构自身的相对位移很小。若增大结构的阻尼，则加速度反应继续减少，位移反应得到明显抑制。因此桥梁隔震的原理就是通过设置隔震装置系统形成隔震层，延长结构的周期，适当增加结构的阻尼，使结构的加速度反应大大减小，同时使结构的位移集中于隔震层，上部结构像刚体一样，自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，从而使得桥梁不产生破坏或倒塌。

1.2隔震设计技术的特点

隔震设计技术在桥梁抗震设计中应用的主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时，最关键的因素就是要求要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。隔震技术在桥梁设计中的采用，可以提高地震时结构的安全性，使上部结构设计更加灵活，抗震措施简单明了；防止附属构件的振动、移动、翻倒，减少了次生灾害；以及可以防止非结构构件的损坏；抑制了振动时的不舒适感，提高了安全感和居住性；可以保持机械、仪表、器具的功能；震后无需修复、具有明显的社会和经济效益；经合理设计，可以降低工程造价。

二、公路工程的桥梁下部柔性高墩设计方法

公路工程桥梁设计的集成刚度法是指把单层多跨结构，逐跨浓缩为两端具有抗推的弹性支承的单跨结构，从而逐跨解析结构内力。结构抗推（拉）的刚度用一弹簧表示，利用弹簧模型的串、并联关系模拟刚度的集合。集成刚度法计算柔性桥墩的主要概念有两点，一是用串联的和并联的弹簧结构来模拟柔性墩及其支座，二是由一端岸墩起逐孔的将若干孔桥梁的总抗推刚度推算出来，称为集成刚度，用以解算全桥的位移和受力。对于连续梁桥，墩顶橡胶支座可视作水平弹性支承，故桥墩与其支座的集成刚度可认为是串联关系，而各个桥墩之间，由于有共同的上部结构连接因而位移相同受力却各自分担，可认为各个桥墩之间是并联关系。在应用集成刚度法的具体计算过程中，应该注意在首次水平力计算完毕后，应对各墩台分配到的水平力和桥梁支座摩阻力进行比较，确定是否需要再分配计算。下部墩柱水平力的计算。下部墩柱水平力主要包括汽车制动产生的水平力和温度变化产生的水平力。集成刚度法就是通过计算出一联桥墩台各自的刚度以及该联桥的总抗推刚度，通过各墩台自身刚度占该联桥总抗推刚度的比例来分配该联桥的制动力和温度力，以求解各墩台所承受的水平力。然后通过该水平力求得墩台所承受的最大弯矩，并计算出墩台的竖向力，进行配筋计算和裂缝验算，完成整个墩台的下部结构设计。

三、公路工程桥梁设计中预应力混凝土现浇梁桥的配束原则

（1）应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，对不同跨径的梁桥结构，要选用预加力大小恰当的预应力束筋，以达到合理的布置型式。避免造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。因为，当预应力束筋选择过小，每束的预加力不大，在大跨结构中造成布束过多，因构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。反之，在跨径不大的结构中，如选择尺寸与预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利；

（2）预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能如钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过多的锚具。由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便；

（3）预应力束筋的布置，既要符合结构受力的要求，又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力；

（4）预应力束筋的配置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与梁桥体系，构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系；

（5预应力束筋应避免使用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效应。需要注意的是，预应力混凝土连续梁桥做结构设计时，各个截面的应力是有一定的取值范围的。最好将结构设计为全预应力结构，各个截面没有拉应力而有一定量的压应力储备。若无法通过调束使各个截面均为压应力，则允许个别截面存在拉应力，拉应力的取值以不超过2MPa为宜，即各控制截面允许出现不使截面开裂的拉应力。

四、公路工程桥梁设计中预制梁、板的布设

公路桥梁工程中最常见的桥梁结构就是预制结构。预制结构桥梁的优点是设计简单、施工方便快捷、节省造价。但是对于预制结构桥梁来说，其也有一定的局限性。（1）预制桥梁的上部结构理论上讲必须是标准长度跨径。因而，如何合理的应用标准跨径板、梁来布设桥孔方案是预制结构桥梁最基本的问题。（2）预制结构板、梁除了跨径都为标准跨径外，它自身结构也都为直线结构。然而，有时由于地形地势的影响，往往其平面线型均带有一定的曲线半径，因此，直线预制的板梁如何布设到平曲线上，并且整体线型必须满足平曲线的线型布置便是预制结构又一突出的问题，也就是直线结构在曲线线形上的拟合问题。预制结构桥梁方案拟定的合理与否以及预制梁、板布置方法的优劣将会对该桥的施工进程、造价产生严重的影响。只有合理的方案拟定，科学的板、梁布置才能充分发挥预制结构标准化、装配化的优点。需要注意的是，预制结构桥梁方案拟定好之后，在做细部设计时，最先遇到的问题就是预制板或预制梁的布置问题。预制的板、梁结构一般都是直线结构，往往就会产生出很多细节上的矛盾。如果板、梁布置的精巧合理，就可以充分发挥预制结构可批量生产的优势，加快施工进度，降低造价。

五、结束语

公路工程建设过程中，确保公路桥梁施工安全不仅可以保证施工人员生命财产安全，同时可以给施工企业带来巨大的经济效益，只有在设计、施工、管理工作中精心设计，才能够提高公路桥梁工程的质量。

参考文献：

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[2]王运良.关于市政桥梁工程结构设计要点的探讨[J].科技传播.2014（12）

[3]于晓晴.关于道路桥梁结构设计要点分析[J].黑龙江交通科技.2013（12）