談論中國橋梁結構設計

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一、引言

從目前我國的的橋梁結構設計情況看，在設計上普遍存在這樣的現象：設計中考慮強度多而考慮耐久性少；重視強度極限狀態而不重視使用極限狀態；重視結構的建造而不重視結構的維護。兇此，在橋梁設計中，要充分的考慮到結構是否得當，還要明確提出橋梁設計使用年限的要求。

二、我國橋梁結構設計的現狀

我國橋梁設計理論和結構構造體系仍不夠完善，尤其在橋梁施工和使用期安全性兩個方面的問題上，仍有很多需要改進的地方。橋梁結構設計的首要任務是選擇經濟合理的機構方案．并采取規范中所規定的安全系數或可靠性指標以保證結構的安全性。此外，有很多設計人員往往只是滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，卻總是忽視橋梁的結構構造、結構材料、結構體系等，這樣在整個施工的過程中就出現了許多人為的錯誤，影響了結構的安全性。

三、橋臺結構型式的選擇

(一)鋼筋混凝土薄壁橋臺常見的薄壁輕型橋臺主要有：扶壁式、懸臂式、撐墻式等，主要是由帶扶壁的前墻和側墻以及水平底板構成。(二)輕型橋臺輕型橋臺臺身體積較小，多為直立的薄壁墻，兩側設有用于擋土的翼墻。在兩橋臺下部設置鋼筋混凝土支撐梁．上部結構與橋臺通過錨栓連接，構成四鉸框架結構系統，保持系統穩定。

(三)埋置式橋臺埋置式橋臺又可分為肋板式橋臺、樁柱式橋臺和框架式橋臺。臺身埋置于錐形護坡中，大大減小了橋臺所受的土壓力，橋臺的體積也相應減小。但是片石(或混凝土)作表面防護的一種永久性設施，有很多弊端存在，如被洪水沖毀而使臺身裸露，因此，橋梁設計前，必須要進行強度和穩定性驗算。

四、橋梁下部結構設計

(一)橋梁下部結構型的選用

l、鋼筋混凝土薄壁墩臺當填土不高，河床窄時．為了．節省造價，不壓縮河床，可以用靠河較近墩臺身直立的樁基薄壁墩臺．橋梁構成整體的結構框架。

2、埋置式樁柱式橋臺，這種型式橋臺設于岸上臺身埋入錐形護坡中，采用該型式橋臺，不能過多地壓縮橋長．以保證路基的穩定性。

3、墩臺的選用首先，減少超靜定個數，以減少軟基位移對結構的影響，還要適當加大樁距，減少樁根數：其次，樁底接近基巖表面時，承載力接近設計要求；若承載力不夠時，可把樁徑加大再算，盡可能用摩擦樁代替嵌巖柱樁，從而降低施工的難度。

(二)橋梁下部結構

1、蓋梁內力的計算蓋梁內力的計算可以按《墩臺設計手冊》中所采用的計算方式：當荷載對稱布置時，可以按杠桿法計算；當荷載偏心布置時，則可以按偏心壓力法來計算，這兩種布載狀況的內力均取大值進行控制設計。但是這種算法沒有真正體會規范用意，不是各截面最不利狀態的內力計算，僅僅是兩種布載狀況下的內力計算，因此所算內力存在著不安全因素。正確做法是應該先畫出各截面內力影響線，再對應影響線用杠桿法及偏心法進行最不利橫向布載，求出各截面內力最大、最小值，然后根據內力包絡圖進行結構配筋。

2、橋臺內力的有關計算除了橋墩內力計算項目外，橋臺豎向荷載還要增加土壓力、負摩阻力、搭板自重等項；同時，水平荷載要增加土壓力，其影響復雜。

(1闞筋混凝土薄壁臺土壓力計算軟土地基上帶基樁的薄壁臺土壓力計算要按深層考慮：

(2)埋置式橋臺土壓力計算土壓力一般是以填土前原地面或沖刷線起算的，要演算土質，再來確定是否考慮地面以下臺后深層土對樁水平壓力的影響；

(3板對土壓力影響設搭板橋臺還應考慮搭板作用后活載土壓力改變對橋臺有利的影響；

(4)地震土壓力計算地震土壓力隨著橋梁等級的提高而加大；計算時不考慮活載作用。

(三)下部結構配筋

1、極限法及容許應力法應用分析由于現行橋規將鋼筋混凝土橋原容許應力法的彈性狀態設計改按承載極限狀態設計，大家對容許應力法有淡漠趨勢。而實際上，極限法是在等截面簡支梁試驗基礎上獲得的，設計者需注意根據實際情況合理選用，有些方面還必須用容許應力法，還有的范圍要受到限制。

2、樁筋及樁長設計注意事項

(1)樁筋設計目前采用極限法進行樁體抗彎筋設計，但是對樁體抗裂還沒有明確要求，說法不一，因此，還有待于進一步研討。對于基樁各截面的配筋，從理論上講，應根據樁內彎矩包絡圖進行計算布置。通常是根據最大彎矩處進行配筋，從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長位置。采用這種方式．對于摩擦灌注樁。樁體受力及節省工程費用等方面來看都是合理的。首先，節省大量鋼筋；其次，減少了底部斷樁處理的難度，減少扁擔樁發生機率；再次，鋼筋籠少，受樁長的變更而變更。

(2)樁長設計樁長計算采用的是容許應力法，最大豎向力應按容許應力法要求計算，不需考慮極限荷載組合系數。

3、橋臺配筋注意事項’在老橋橋臺破壞最多的城市，破壞主要表現在樁基、臺身、臺帽、耳墻等開裂，尤其是根部裂縫最多。導致出現這種情況是和一些因素有著密切關系的：

(1)臺后順橋向水平土壓力對蓋梁的水平彎矩造成了蓋梁跨中附近側面豎向裂縫；

(2)蓋梁完工后與混凝土底模分開，以免增加白重；

(3)橋臺在土壓力、恒載、活載、梁反推力作用下，使蓋梁發生扭剪破壞；

(4)橋臺前移使有縫橋變成無縫橋，大梁就會對橋臺背墻產生巨大推力去平衡臺后的土壓力，這兩個力作用的結果導致了這樣的情況。

五、橋梁結構設計的應該注意的一些事項

(一)加強對疲勞損傷的科學研究

橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載，會在結構內產生循環變化的應力，不僅會引起結構的累積疲勞損傷．同時也會引起結構的振動。橋梁所采用的材料實際也都存在著許多微小的缺陷，因此，在循環荷載作用下，這些微缺陷會逐漸發展、合并形成損傷。出現的裂紋得不到有效控制，還有可能帶來更多的隱患。

(二)重視結構的耐久性問題

對結構耐久性的研究主要從材料和統計分析的角度來進行的，長期以來，人們一直偏重于結構計算方法的研究，卻忽視了對總體構造和細節處理方面的關注，在改善橋梁耐久性方面很少有人研究。因此，要努力將結構耐久性的研究從定性分析向定量分析發展。

(三)積極借鑒國外的經驗和成果

國內橋梁設計還存在著很多問題，包括耐久性、使用性能等，要在短期內解決也是比較困難的，因此要借鑒國外的先進技術，以便更好的做好橋梁結構設計工作。

六、結束語

文章通過對橋梁結構設計的一系列分析，可以總結出橋梁設計者要善于結合工程實際分析問題、解決問題，盡量避免主觀經驗因素對設計的影響，做好橋梁設計的細致工作。