公路桥梁中大跨度桥梁设计探讨

2020-11-26汪健

建材发展导向 2020年15期

关键词：悬索桥塔吊斜拉桥

汪健

（中铁上海设计院集团合肥有限公司，安徽合肥 230000）

经济的发展，带动了桥梁建设的规模与数量，也使相关施工技术获得了进一步发展，有力改善其设计水平。随着桥梁建设工程的增加，为了提升其持久性与稳定性，相关人员应改进桥梁设计，并将其内部结构全面优化，从而提高大跨度桥梁设计的安全性。

1 公路桥梁中大跨度桥梁设计要点

1.1 斜拉桥设计方案

大跨度斜拉桥相较于其他桥梁，其结构跨度较大，且承载力与稳定性也较高，该优势改进了过去桥梁的跨度问题。通常来讲，大跨度斜拉桥由三部分构成，如索塔、斜拉索与主梁，工作人员在对大跨度斜拉桥的设计过程中，可将各个部分自由组合，其桥梁的结构体系也为多种多样。在实际设计时，应首要设计出桥梁索面，并利用桥梁承受力设计出斜索面、双索面与单索面等。基于斜拉桥的自锚性，若选择在河流或峡谷地区进行施工，其桥梁锚碇无需设置，该斜拉桥的跨度范围一般在200-800m间。

1.2 悬索桥设计方案

由于我国内陆地区丘陵较多，在开展山区公路建设的过程中，联通山区公路通常会选择大跨度桥梁。而在设计大跨度桥梁时，则会选用悬索桥设计方案，此类型桥梁包含锚碇、主缆与塔柱。山区路径较大，若环境高度较适宜，相关人员可采用悬索桥结构开展施工。具体来说，在设计悬索桥时，其桥梁两端应设置2个塔柱，由于塔架支撑作用较为重要，其材料需选用钢筋混凝土，该材料可有效改善塔柱承载力。通过连接悬索与塔柱，基于两边跨与中跨，可将此类桥梁建筑有机的分为三部分。而桥梁的边跨长度则应依照工程成本与锚固位置而定，设计人员可合理调整跨度比，其实际比例可参照悬索桥具体的塔柱高度［1］。

2 公路桥梁中大跨度桥梁的优化设计

2.1 改善桥梁结构

一方面，相关人员应改善桥梁结构的横截面，对混合梁、叠合梁与钢梁进行全面强化，当前我国多数主跨梁建设都选择钢梁，而混合梁与叠合梁则较少使用。与此同时，主缆索力与斜拉索也需加强优化，公路中的大跨度桥梁使用斜拉桥较为普遍，由于部分索缆的支撑力不高，若受外界影响，其拉索会产生较严重的震动问题；而自然灾害也会引发拉索与主梁的震动。另一方面，对桥梁基础与桥墩也要适时优化，进而有力保障相关桥梁的稳定。基于桥梁与桥墩稳定性的重要，在设计的过程中，应充分考虑该桥梁的上部结构，在完成桥梁设计后，针对其运行情况需做出全面考量，在查找出问题的同时，进一步加强大跨度桥梁设计的优化工作。

2.2 改进设计方案

首先，设计人员需对大跨度桥梁的结构进行彻底优化，在设计桥梁结构时可选用容许应力法。随着我国设计理论的不断发展，设计方法多种多样，如全概率设计法、半概率设计法与概率法等，进而使得桥梁设计更为可靠。工作人员在采用可靠度设计法时，可根据建筑材料的失效模式与可靠度进行设计，从而完善相关设计方法。其次，针对结构可靠性式的优化理论，可将桥梁结构内部中的多种不确定因素描述出来，确定竞技性与安全性指标，使相关桥梁结构既满足工程建设需求，又提升了桥梁的安全性，使桥梁结构实现其自身价值。最后，为了使桥梁设计获得最优算法，在开展设计的过程中，除了要依照具体情况，还要采用科学、合理的优化算法。基于优化算法种类较多，优化设计大跨度桥梁结构时，通常可选用仿生学法、最优准则法和数学规划法等［2］。例如，某公路勘测院在改进桥梁结构设计方案时，设计人员为了彻底优化其桥梁结构，采用多种设计方案，如半概率设计法与全概率设计法等，增强桥梁结构的可靠性，同时，在算法上，其采用最优准则法与仿生学法，使桥梁结构在设计方面获得最优算法，提升了桥梁结构的稳定性与安全性。

2.3 完善墩台塔吊结构

工作人员在设计墩台塔吊时，应采用翻模技术，在某个平台上将模板支架固定，通过塔吊实现模板的拆卸与运送，进而科学测量并安装上层模板。为了进一步改善墩台塔吊结构，对施工平台间的距离要合理控制。由于墩台塔吊大多属直线运动，在保障桥梁整体质量的同时，可适当简化施工工程，并将塔吊墩台时刻放置在直角坐标系中。

2.4 加强桥梁上部结构

其一，在设计桥梁上部结构的进程中，工作人员需依照桥梁的实际特点与使用情况进行全面优化，针对桥梁施工工艺与桥梁承载力的经济性进行全面了解。若桥梁上部结构含有空心板，该结构的施工工艺较为简单与成熟，但其结构较矮。此类型的箱梁刚度大，且承载力强，而与之对应的T梁的刚度较小，其承载力也不强。

其二，基于大跨度桥梁的复杂性，设计时应充分考虑每种变量，部分桥梁结构的特征为高次超静定，工作人员在设计的过程中很难掌握相关信息，因此，为整体桥梁设计增添了难度。为了更好的优化总体桥梁，工作人员可实行局部优化，进而保障桥梁结构的整体性。在评判桥梁质量时，管理人员需从桥梁结构的整体出发，对其运作情况与使用效果进行综合评价。