公路桥梁设计中新理念的运用研究

2015-03-22冉光海

黑龙江交通科技 2015年2期

关键词：桥梁公路建设

冉光海

(铜仁市公路勘察设计院)

1 公路桥梁设计关键性要求

从公路桥梁设计发展来看，发展初期更多的是一种粗矿性建设设计，随着人们在不完善及失败的公路桥梁设计中不断地摸索，总结出公路桥梁建设设计中至关重要的需求。

1.1 设计基础

公路桥梁设计的理念不是追求大而化而是精而全，换言之，一些设计标准追求过高，丧失了本来的设计初衷。

1.2 成本价值

公路桥梁设计建设应在保证工程质量的前提下，将公路桥梁设计工程成本控制在一定的范围内，在成本最低的前提下实现价值最大化。

1.3 设计环境

公路桥梁设计需要充分了解公路桥梁建设区域的地质情况、影响设计实施范围的周边现有及不断变化的地上和地下实施状态。

1.4 功能要求

每个公路桥梁的设计工程都需要结合所在城市区域性发展的需要，将其地区性政府要求导向赋予到公路桥梁设计功能上。同时，要根据城市区域的人文环境特点充分考虑到设计功能需求。

1.5 实施技术

公路桥梁从设计到实施分为两方面，一方面是要求设计人员不仅具有专业结构设计及结构数据分析的技能，还需要有更加细腻的审美观和高度的责任心;另一方面是需要公路桥梁设计实施人员不仅对设计方案更加清晰，而且要有相匹配的专业操作技术、操作的责任感。

1.6 监控维护

公路桥梁设计初始到实施建设，整个过程都需要严谨的监控系统及优秀地监管队伍去跟踪、落实、完成。公路桥梁设计时也要充分考虑到公路桥梁的投放使用后的维护，包括利于维护的材质、维护周期、维护安全等诸多因素。

2 公路桥梁设计的新理念

改革开放以来，中国公路桥梁设计不断地发展前行，在吸取国外一些先进的技术资源的基础上，也在不断地总结具有中国特色的公路桥梁设计艺术和设计工艺。进入21 世纪后，中国的桥梁设计建设更是有了翻天覆地的变化，大量的大跨度桥梁在城市化建设中大放异彩，并且结合地域特点形成五纵七横主干公路建设，更有了一些跨海桥梁工程建设的尝试。这意味着中国以无与伦比的发展势态、发展规模及速度成功迈向世界性的桥梁强国之列。

2.1 设计能力的革新

公路桥梁的设计不再是单一的工程技术，全新而丰富多彩的多领域的技术发展为公路桥梁设计提供了一个更加开阔的视野，促使公路桥梁设计能力不断地发展更新。

(1)进步中的桥梁工程勘测技术

GPS 定位系统和CAD 集成系统不仅在其他技术领域得到成功使用及普及，同时也成功地运用到桥梁工程勘察需求中来，不仅改变了以往设计人员的劳动作业，而且勘测的精度及水平也有了长足的提高。

(2)设计想法的改变

城市公路桥梁设计增加了多重元素，在这种设计想法的引导下，大量具有安全性、经济实用性、美观立体、耐久使用寿命的、具有时代感的公路桥梁设计在城市化建设中璀璨夺目。同时，崭新的设计想法将传统的公路桥梁设计变成了城市的一道靓丽的景观，赋予了建筑独特的艺术美感。

(3)完善的设计理论

城市公路桥梁设计的桥梁结构、结构数据分析、结构设计与优化经济结构组合等诸多理论在不断完善。引入概念化设计理念之后，不断加入了新鲜元素，结构数据分析方法中非线性的空间分析方法取代了线性平面杆系分析方法。同时，计算机程序运用仿真桥梁设计技术使得施工和正式运营过程变为可能，结构设计与优化经济结构组合在大量的实践研究中得到发展及改善，公路桥梁设计的价值化工程理念及桥梁设计中如何更有效体现桥梁的使用耐久性、工程使用寿命及使用寿命期的全部成本理论都已经得以广泛地探讨与研究。

(4)设计技术方式的进步

公路桥梁设计以从传统的手工运作发展到高速运算能力的计算机时代，并自主研创了适宜中国本土公路桥梁设计的CAD 集成系统软件。

(5)大跨度公路桥梁设计能力的提高

从中国一线经济发达的城市的公路桥梁建设开始，一些人口密集、用地紧张以及城市化发展进程的相关需要，纵横交错的大跨度公路桥梁的设计建设就尤为关键，在国家及地方的交通、市政、铁道、城等相关的建设计院及优秀的设计人员的努力配合下，成功设计出了大量的大跨度公路桥梁设计工程的实施案例，如:上海南浦大桥、中苏通大桥(该桥梁设计是世界上最大跨度的斜拉桥)、上海卢浦大桥(桥梁设计是世界上最大跨度的钢箱拱桥)，西堠门大桥(桥梁设计是主跨超过1 600 m 的悬索桥)等等。

2.2 从业人员素质提升

公路桥梁设计人员队伍在不断地发展，设计人员的素质在不断地提高，从过去单一防效、单调地设计方法及简单地设计思想从现在不断追求创新、设计的逻辑思维性更强、总结革新传统设计案例等。桥梁设计领域也在不断地倡导“创新和科技发展进程相结合的理念”，这要求桥梁设计从业人员不仅要更多关注国际上桥梁设计发展的变化，还要在满足施工技术能力基础上运用适度的先进思想及新的技术工艺、新型材料去全面应对日益变化的城市公路桥梁设计需要。

2.3 施工技术的不断发展

优良的公路桥梁设计方案需要完善的施工技术得以实施。大跨度的公路桥梁施工技术日渐成熟稳定，同时经过多重审核实践，已经掌握了经过创新的、多种桥型的全套施工技术能力。城市的公路桥梁建设要求在减少影响城市交通的前提下尽量缩短施工周期。桥梁施工监控与集成管理技术也得到了迅速发展。

2.4 桥梁工程对自然灾害防御技术的改进

近年来，我国发生多次重大自然灾害，这对桥梁设计技术工程提出了更高的要求。面对地震自然灾害，桥梁设计技术必须具有防震、抗震能力，因此路桥梁建设提出更实际的功能需求。因此，在桥梁抗震、防震的理论方面，国内的桥梁设计专业人员进行了大量的考察研究，并取得了很大成绩，具体包括以下几个方面内容。(1)大跨度公路桥梁设计技术中的抗震及防震理论及标准。(2)城市高架桥抗震及防震理论及标准。(3)桥梁的抗震及防震标准汇编。(4)桥梁的抗震及防震的实践研究能力提高。(4)桥梁的技术设计架构在抗风、防风设计及风速振动控制方面取得了骄人的成果。而这个方面的成果具体包括如下:三维桥梁颤振分析的全模态方法;非线性空气静力稳定分析的理论研究;桥梁风速振动的概率性及可靠性评价分析;数值风洞及其在桥梁抗风研究中的应用;桥梁主梁断面的颤振导数和气动导纳的识别方法。

3 公路桥梁设计的发展前景

公路桥梁设计所追求的新理念就是不断地超越昨天，未来的公路桥梁设计工程将面临更加恶劣的自然环境灾害和更加复杂的周边施工建设环境。这就要求从事公路桥梁设计建设的专业人员不断地提高技术能力。

3.1 公路桥梁使用耐久性及全寿命能力设计技术

过去在公路桥梁设计建设方面更多的是注重桥梁结构的安全性，对于更深层次的桥梁建成投放的使用、使用周期的维护和修缮、备用材料的拆装等相关问题没有得到更细致的研究。同时，对桥梁经济成本的核算不够全面，没有从桥梁整个使用寿命周期内考虑全部的成本费用。要做到公路桥梁使用耐久性及经济成本的全面标准控制，就要全面推进桥梁工程价值体系的理论与实际运用，使未来公路桥梁设计技术相关方面有更大空间去进步与提高。