对市政工程中桥梁的设计分析

2015-04-15魏勇身份证号321323198803303914

精品 2015年11期

□ 魏勇（身份证号：321323198803303914）

对市政工程中桥梁的设计分析

□ 魏勇（身份证号：321323198803303914）

［导读］随着国民经济地快速发展，交通运输事业的需求量也越来越大。目前虽然我国的市政工程桥梁在总体上来说是安全稳定的，但是在实际运用中仍存在严重破损的情况，并且会发生坍塌事故。本文主要是对市政工程桥梁设计原则和设计要点进行分析，以确保桥梁的质量以及提高其耐久性。

市政工程的发展往往是与城市发展形势一致的，而目前现代化城市的发展促进了市政工程的发展。由于市政工程的各类建筑物是基础建设，是城市发展和人们生活的基础，所以在设计上，市政工程与一般的工程存在很大的区别，以市政桥梁为例，市政桥梁不仅要具有质量保障，还要能够与周边环境协调统一，并且还要考虑到各种管线的布局。

一、市政桥梁设计工作中应遵循的原则

市政工程桥梁的设计原则主要有以下四个方面：

第一，桥梁设计要能够满足一定的交通量。对于桥梁最基本的条件是能够在保证车辆和行人通行的基础上，满足将来交通增长的需求，这就需要桥梁具有足够的承载力和桥面净空。如果桥梁是建造在通航河流上，或者需跨越其他路线的，那么对于桥梁设计的要求就要能够满足桥下通航、通行净空方面的要求；如果桥梁是建造在靠近村庄的地方，就要考虑到桥梁的其他用途，并满足管线的需求。

第二，设计要同时具备经济性和技术性。经济性指的是进行桥梁设计的过程中要考虑到桥梁建设的成本是否合理，这是不得不考虑的问题，在满足交通量需求的前提下，最好选择总造价和材料消耗较低的设计方案，或者是尽可能地使用当地的建筑材料，降低材料的运输费用和保管费用，以达到最佳的经济效果。技术性值得是桥梁设计方案的可实施性，桥梁的结构形式要便于建造和架设，尽可能地采用先进技术和施工机械，减少劳动强度。

第三，确保桥梁整体结构和构件具有足够的稳定性和耐久性。要保证桥梁在一定余量的荷载作用下的变形不会超过规定的范围，防止变形过大影响桥梁的正常使用和结构安全。足够的稳定性要求桥梁的结构在各种外力的作用下，能够保持原状，不发生变形和位移。耐久性指的是桥梁的结构在正常的使用年限中不会过早地发生损坏或是影响到正常使用的重大破坏，比如桥梁的裂缝宽度不能超出规定的范围。

第四，桥梁设计要能够满足美观和环保要求。市政桥梁对于城市美观有着重要的作用，所以桥梁要能够与周围的环境和建筑融为一体。在选择桥位和设计方案的时候，要考虑到对水、噪音以及空气的影响，必要的时候要采取一定的措施将影响降到最小。

二、市政桥梁设计设计要点分析

（一）方案选择

对于市政桥梁设计方案的选择要具体问题具体分析，要对施工场地进行现场勘查和调查，综合考虑影响施工的各种因素，并在设计过程中从实际出发，选择最佳的施工方案，以达到预期的效果。

（二）主梁设计

根据设计要点不同，可以将简支梁结构分为装配式和整体式。装配式的特点在于将分别运送预定的相关主梁配件，在施工的时候再使用自动化以及机械化的工程技术进行安装，既可以降低劳动强度，又可以减少材料浪费。为了确保桥梁能够承受上部承重，通常会选用T形和箱型这两类的主梁结构。箱型常用于混凝土结构主梁中，同时在设计中要注意保持间距和片数，并且间距和片数呈反函数关系，另外对于梁高和细部尺寸也要进行荷载计算。

（三）下部结构设计

下部构造设计主要是桥梁墩台的设计，在墩高不超过40m的情况下，通常是采用柱式墩或Y型薄壁墩。其中最常用的是柱式墩，可以分为圆柱和方柱，前者的优点是外观质量容易控制，适用于平原地区，而后者的优点在于美观上更为协调。Y型墩的施工工艺较为复杂，并且在墩高较矮时其经济性不高。

（四）桥台设计

桥台设计的重点在于型式，以装配式简支桥梁为例，其最常见的桥台有三种，分别是重力式桥台和钢筋混凝土浇筑的薄壁桥台以及桩柱式桥台。重力式桥台结构型式的特点是体积大，主要依靠自身重力，以满足桥台结构的抗滑移及抗倾覆要求，台身采用可选用砼结构或浆砌块石等，工艺简单，易操作，普遍适用于中小型桥梁结构。钢筋混凝土薄壁桥台的特点是可以将台身掩藏在桥梁护坡内部，既省空间，又可以减小小桥台处的荷载力，并且桥梁护坡可以保护桥台，但是如果桥梁护坡被洪水破坏之后，桥台就会收到破坏，影响桥梁的正常使用，甚至会出现坍塌，所以在设计过程种一定要考虑到桥梁护坡的稳定性和强度。桩柱式桥台一般是采用桩基接盖梁的形式，桩基结构分为端承桩和摩擦桩两种形式，可有效的将桥梁上部荷载传递到桩基，该种结构承载力较好，可有效减少基础开挖，施工工艺亦比较成熟，现如今，该种结构形式已普遍用于市政、公路等工程。

（五）桥墩型式选择

通常情况下，在装配式简支桥梁结构设计中会采用双柱式墩、十字墩或者矩形薄壁墩等型式，其中，单幅双柱式桥墩结构型式的应用最为普遍。总结了以往的桥梁结构设计出现的问题，笔者认为在桥梁结构设计中要重视桥墩结构型式的选择，尤其是对于岩溶性地带、桩基础施工困难地段等，要提前进行现场勘察，建议采用单柱单桩的设计。如果桥梁选址处于河谷或者是容易受到滚石威胁的地方时，要提高桥墩结构的抗撞击能力，同时也建议采用单柱单桩的设计。然而双幅两柱整体下部构造设计适用于高位墩柱长桥的建设，应为在对这类桥体进行设计时需要考虑到部结构荷载累积变位的问题。

（六）上部结构设计

通常会采用具有隔水性能的混凝土用（接上页）于防水设计，但是混凝土所形成的防水层容易出现裂缝，而一旦产生裂缝就会大幅度地降低防水功能。所以在设计桥体主梁的时候，要将混凝土的伸缩变化纳入考虑的范围，防止主梁型号出现问题导致主梁端口在非常温的状态下发生损坏。对于伸缩缝的设计的设计要求是既能够满足主梁横纵伸缩要求，又能够起到防水作用。伸缩缝的选择最重要的是有无翘头的，因为在桥体两端存在翘头的话，可以将桥体的伸缩缝整合在一起，并且可以形成闭合的U型槽，这样就可以避免分联梁端和分联墩盖上的积水渗入伸缩缝的情况。

（七）抗震设计

桥梁的抗震设计最主要的是根据一系列的计算，得出设计烈度、地震荷载、结构最大内力以及变位，这些计算都有一定的公式，可以直接代入相关数值进行计算。另外还要特别注意大跨度或者是重要的桥梁结构，要进行地震反应分析。对于那些建成但是不满足抗震需求的桥梁，可以通过结构地震动力分析进行深入的抗震鉴定，然后选择最佳加固方案。