公路桥梁中大跨度桥梁设计的应用

戴晖

摘 要：我国城市建设进程的推进，增加了对公路桥梁的建设。一般情况下，在公路桥梁的设计施工中，大跨度桥梁都处于枢纽部位或者是咽喉地段，是公路桥梁建设中的一项重要组成部分。为了實现大跨度桥梁在公路桥梁中的重要作用，需要对大跨度桥梁进行科学、合理的设计，以实现良好的应用。

关键词：公路桥梁；大跨度；桥梁设计

大跨度桥梁是公路桥梁设计施工中的重要组成部分，在公路桥梁的使用中具有重要的作用。为了保证公路桥梁的使用质量，在设计大跨度桥梁的时候，需要格外注意。相对来说，选择桥型的时候，存在一定的复杂性和难度，保证桥梁设计方案和桥梁设置的合理，是影响公路桥梁建设的工程造价和使用功能的一项重要因素。因此，公路桥梁施工单位应该重视对大跨度桥梁的设计。

1 公路桥梁大跨度优化设计的应用

1.1 简述大跨度桥梁优化设计的必然

大跨度桥梁是公路桥梁中的重要组成部分，具有不同的形式。例如，悬索桥、悬臂桁架桥、斜拉桥和拱桥等。随着社会经济的发展，出现了很多新型的桥式，包括索托桥、索桁桥、全索桥和斜拉2悬吊混合体系桥等。根据统计，当前世界日本明石海峡大桥是最大跨度的悬索桥建造于1998年，主跨度达到1991m；而日本多多罗桥主跨度为890m，是世界最大跨度的斜拉桥，建立于1999年。我国公路桥梁的发展中，江苏润杨长江公路大桥是我国最大跨径的悬索桥是，主跨度达到1490m，在世界悬索桥行列中位居第三；江苏南京长江第二大桥，主跨度达到628m，是我国最大跨径的斜拉桥为，在世界钢箱梁斜拉桥中位列第三。这些资料都表明，目前，我国的公路桥梁的设计和施工已经得到了很好的发展。大跨度桥梁的设计，结构设计是为了保证桥梁结构的安全性、经济性和适用性以及美观性。传统的桥梁设计，受到设计经验的限制，不能满足新的大跨度桥梁设计施工要求，需要对大跨度桥梁进行优化设计。

1.2 大跨度桥梁的优化设计

在公路桥梁的设计施工中，进行大跨度桥梁的优化设计，主要是利用变量的方式体现出所有参与设计计算的量部分，需要以满足相关的施工规范和规定作为前提，形成以全部结构设计作为可行方案的领域，通过一定的数学手段，按照公路桥梁预定的要求，得出最优的应用方案。虽然实现局部最优，并不能等同于整体最优，但是却有利于实现整体最优，并且可以促进桥梁结构的发展。目前，在公路桥梁的大跨度优化设计的过程中，主要的优化内容包括：

1.2.1 索塔的结构优化

在公路桥梁的施工过程中，优化大跨度桥梁设计中，对索塔的结构进行优化是优化内容的一部分。对索塔的优化，主要是对塔的受力合理性和塔高进行优化。如果塔太高，在施工中会增加施工难度，并且加大工程造价成本；如果塔太低，拉索的工作效率会降低，拉索和主梁的受力也会增加。所以，如果单独优化塔高是不经济的，需要结合其它部分综合考虑。同时，需要重视对塔的结构形式、缆索锚固形式、塔的受力合理性、缆索形式和锚固点的分布等的设计，才能保证大跨度桥梁设计的合理性。

1.2.2 斜拉索或者主缆的动力优化

目前，公路桥梁的设计施工中，大跨度桥梁的设计出现了很多新型的桥式，例如全索桥、斜拉-悬吊混合体系等。这些新型的桥式存在共同的特点，就是全部都由缆索支承，并且桥面比较柔，属于柔性结构。在应用拉索的过程中，受到外部的激励，会发生一些大幅的振动。例如，出现风雨天气的时候，发生的风雨振现象，拉索和主梁之间的耦合振动，会引起数据共振和拉索的自激振动等。而拉索产生大幅度的振动，很容易造成拉索锚固端的疲劳，导致拉索的使用寿命降低。情况严重时，甚至会对桥梁的安全造成一定的威胁。所以，在大跨度桥梁的优化设计过程中，需要重视对动力问题的设计。

2 公路桥梁大跨度结构设计的应用

2.1 简支空心板结构桥型的应用

公路桥梁的大跨度桥梁设计，还包括对大跨度桥梁结构的设计，选择上部构造形式的时候，应该根据公路桥梁的实际施工情况，对其受力特点、经济性和施工技术难度等进行综合考虑。简支空心板结构的桥型，相对来说，具有成熟的施工技术，在施工的时候比较方便；但是这种桥型的跨径比较小，梁高大。因为桥梁的跨径受到一定的限制，容易造成跨沟桥梁高跨比不协调，不能发挥良好的美观性。上部构造不能符合公路桥梁路线中超高线和小半径，并且高墩的数量增加，桥面中出现了较多的伸缩裂缝，桥梁的行驶条件比较差。所以，在具有较大跨度的山区中，这种桥型一般都在填土不高和地形相对平缓的高、中、小桥中。

2.2 预制拼装多梁式T梁的应用

预制拼装多梁式T梁在中等跨径桥中应用，具有方便施工和节约工程造价的特点，比整体式箱梁的工程造价低。在中等跨径直梁桥中，预制拼装多梁式T梁是一种应用比较广泛的大跨度桥梁结构。但是，相对于曲线梁来说，T梁属于开口断面，抗扭及梁体平衡受力能力均箱梁差，曲梁的弯矩作用会对建筑下部产生较大的不平衡力。但是，当曲线桥中的弯曲程度比较小的时候，曲线T梁桥应用直梁设计，通过翼缘板的宽度实现对平面线形的调整，可以减少曲梁的弯扭作用。在一定的程度上，可以对曲线T梁桥在施工和受力上的不足进行有效的弥补。虽然曲线桥的直线设置部分会受到恒载和活载不平衡的影响，存在变位曲线，但是相对于曲线梁来说比较小。所以，大跨度桥梁的设计过程中，可以应用加强横向联系的措施，以提高公路桥梁结构的整体性。但是，如果桥梁的跨经度较大，最适宜已经用悬臂浇筑箱梁。对于中等跨径的桥梁，不论应用哪一种施工方式进行箱梁桥施工，都会产生较高的费用，相对来说，预制拼装多梁式T梁具有更好的应用。

2.3 大跨区桥梁下部结构的设计

在设计大跨度桥梁的下部结构的时候，必须满足建筑上部结构对支撑力的要求。同时，大跨度桥梁下部结构的设计，应该保证和上部结构的外形相互协调，并保持布置的均匀性。目前，公路桥梁的设计过程中，应用比较广泛的桥墩形式是柱式墩，具有较轻的自重和良好的结构稳定性。并且，在施工的时候具有快捷和方便的特点，具有轻颖美观的外观。对于高墩，不仅要验算正常情况下，桥梁的使用极限，还需要保证计算桥梁的承载能力。

3 总 结

综上所述，公路桥梁的施工过程中，大跨度桥梁的设计具有重要的作用，是影响公路桥梁施工质量和使用寿命的一项关键因素。在设计大跨度桥梁的时候，实现对大跨度桥梁的优化设计和结构设计，才能保证设计作用的全面发挥。

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