公路桥梁设计的问题分析

赖均远

摘要：近几年，我国对公路桥梁的建设也越来越快，使我国的交通系统也迅速发展起来。本文根据作者多年工作经验就公路桥梁设计的问题进行了简单的阐述。

关键词：桥梁设计；上部结构桥；高墩设计；安全问题

1.几个需要注意的问题

1.1 桥梁预制梁、板布设问题

桥梁最常见的桥梁结构就是预制结构。预制结构桥梁就是桥梁的上部结构在预制场地提前预制好后，通过施工机械直接架设到桥梁的下部结构上。预制结构桥梁的优点是设计简单、施工方便快捷、节省造价。因而，可以从设计到施工上批量生产的预制结构桥梁成为桥梁设计方案的首选。但是，对于预制结构桥梁来说，它也有一些局限性。首先，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。其次，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結构又一突出的问题，也就是直线结构在曲线线形上的拟合问题。总之，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。反之，如果板、梁布置不当，往往非但不能提高施工效率，反而会给工程建设增加难度，影响施工进度，为了求快反而慢，增加费用，得不偿失。因而，解决好上部构造梁、板布置与平面曲线的适应关系是设计好预制结构桥梁的一个关键问题。因此，桥梁设计工作者，做预制结构桥梁设计时，在梁、板布置方法上需下功夫，选择一个更加巧妙的布置方法，尽可能的充分发挥预制结构的优点。

1.2 预应力混凝土现浇梁桥上部结构应力问题

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。

1.3 桥梁下部柔性高墩的设计方法

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。

1.4 安全问题

1）预警预报制度。目前国家、各省及各企业基本上是全民重视安全生产工作，安全生产管理文件持续不断的下发、检查、整改、落实，但作为隧道安全生产风险性极高的施工作业，必须首先确立预警预报制度，隐患无论大小均应建立预警预报制度，只有建立了预警预报制度才能引起全体员工的重视，才能及时发现隐患、消除隐患，确保安全施工；2）安全管理工作程序。每个企业都会将安全生产管理进行层层分解，逐步细化到每位员工，但是分解的层次越多就需要管理的工作程序越通畅，否则势必造成安全管理工作脱节，甚至根本就称不上管理，所以工作程序必须保证通畅并有效运作；3）事故报告制度。国家、省都对安全事故报告制度进行了规定，同时施工单位也有相应的要求，所有施工人员对事故报告制度必须执行和落实，只有将所有事故进行报告甚至是曝光，才能在事故发生时追究到每个责任人，只有这样才能克服管理人员麻痹大意的心理，避免事故的发生；4）应急演练制度。虽然每个施工人员均经过上岗培训，但并不是每个人都有经历安全事故的经验，不经过事故应急演练，施工人员真正面对事故的时候将一片茫然、无所适从，根本不知道如何救人甚至是自救，所以必须针对隧道施工的相应危险源进行分析，针对性组织应急演练，配足应急物资，当施工人员面对事故的时候能够有效开展救援与自救，为安全生产提供保障。

2. 结束语

确保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、动态反馈、及时调整、彻底落实，就能够提供桥梁施工的安全保障。文章对桥梁上部结构设计中预制结构的方案拟定和梁、板布置问题进行了全面的分析，对桥梁上部结构设计中预应力混凝土现浇结构配束过程中应力做了分析，对柔性高墩的设计方法进行了分析研究，给出了相应的研究结论，希望对于我国桥梁设计起到一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]段青萍.试论道路桥梁冬季施工中混凝土浇筑的施工技术[J].中国城市经济，2011.08.

[2]李健，辛克贵，张崇厚，叶桢翔，易桂香.梁拱组合体系桥梁的设计实例[J].河北工程大学学报，2008.03.

[3]孟瑶，荆彤彤.浅析地下水对公路路基的侵害分析及解决措施[J].黑龙江科技信息，2009.12.

[4]陈祥，金伟江.浅议我国道路桥梁建筑施工中软弱地基的处理方法[J].科技信息，2009.12.

[5]郭玉民.浅谈超限运输对公路桥梁的破坏[J].河北工业大学成人教育学院学报，2008.10.