关于大跨度桥梁设计研究

左鲁　张锐

摘 要：本文以桥梁项目工程设计工作展开相关分析和研究重点，提出大跨度桥梁设计工作的相关内容，对不同类型的大跨度桥梁设计工作要点进行阐述，同时提出针对性的大跨度桥梁设计优化工作策略，从根本上提高大跨度桥梁设计工作的科学性与合理性，提高桥梁工程结构的安全性和稳定性，对人们的日常出行提供出重要的安全保障，同时为后续类似桥梁工程设计工作提供必要的参考和借鉴。

关键词：大跨度;桥梁;设计

在近几年的发展过程中，随着我国社会经济的不断向前发展，大跨度橋梁工程项目在公路交通工程建设施工当中应用非常普遍，同时所表现出的效果比较明显。当前，我国正在不断加大大跨度桥梁工程项目的研究工作力度，随着大跨度桥梁工程项目建设施工规模的不断扩张，并且在桥梁工程项目的建设施工水平方面也在快速提升，与之相关的设计理论以及配套工程技术也日渐完善。但是在实际设计工作过程中，由于受到工程施工现场的地质条件、环境条件、人文性因素以及后续工程建设存在的各种技术性难题等多方面因素的干扰，在大跨度桥梁公司项目的设计工作中，仍然存在比较多的问题没有得到有效解决。

1 不同形式大跨度桥梁设计工作要点分析

1.1 大跨度悬索桥设计工作要点

在大跨度桥梁工程项目设计工作过程中，悬索桥建设施工是桥梁工程项目建设施工当中非常重要的组成部分，是我国桥梁工程项目设计工作提升的重要发展标志，尤其在我国一些山区地质条件下，经常会受到地形条件因素的影响进行大跨度桥梁工程项目建设。通过大跨度悬索桥结构的有效设计，在整个地形条件的适应性方面更加优良，同时具有非常广阔的应用前景。在大跨度悬索桥设计工作当中，桥塔结构的设计工作水平直接关系到整个桥梁结构的承载能力和稳定性，对于悬索桥的桥塔而言，可以根据项目工程的实际环境和地质条件情况，将其设置成两个桥塔，两个桥塔可以将悬索桥划分成中跨和边跨两个重要的组成部分。在桥塔设计工作当中必须要充分重视桥塔的位置选择，需要根据桥梁的实际长度情况，对桥塔的设计位置进行确认。通常情况下，在大跨度悬索桥设计过程当中，中跨和边跨的设计比值大小分为2：1和4：1，而对于桥梁的垂直比可以将其设置成1：6或者1：7，在具体设计工作当中，相关设计工作人员需要基于桥梁工程项目的实际建设要求，对整个桥梁的构成比例进行合理调整[1]。

1.2 大跨度拱桥设计工作要点

大跨度拱桥在我国桥梁工程项目当中的占比量相对较大，在我国各个不同地区都有所应用。在我国公路桥梁工程项目建设的不断向前发展，大跨度拱桥结构应为自身所独有的结构特性，经常会受到一些大跨度地形条件因素的限制，而无法发挥出应有的功能和效果，其中大跨度拱桥结构主要使用在一些500 m以下的跨度桥梁工程项目当中。

以我国某地区一处大跨度简支拱桥项目工程设计工作为例展开分析和研究，相关设计工作人员在设计工作当中，通过使用Midas-civil 有限元软件来进行模拟设计和分析，有效建立起支拱桥支架结构的计算分析模型，同时通过有限元软件的进一步分析之后，可以有效得到桥梁工程结构的各环节应力受力以及桥梁挠度大小，有效确认支架结构各部位所存在的变形和应力受力问题，同时需要有效满足桥梁工程标准规范的设计工作强度以及桥梁刚性程度的设计工作标准，进一步提高大跨度简支拱桥设计的科学性与合理性。随着我国钢筋混凝土结构设计工作不断优化和完善，钢筋混凝土结构和拱桥结构的组合应用越来越广泛，同时这种拱桥结构的实际承载能力相对较高，在整个工程施工工艺流程上比较简单，因此在桥梁工程项目建设工作中应用非常普遍[2]。

1.3 大跨度斜拉桥设计工作分析

对于大跨度斜拉桥设计工作而言，通常情况下在一些宽度范围在200 m～800 m的沟谷地带，或者是河流跨越桥梁工程项目建设施工当中应用非常普遍。在大跨度斜拉桥梁项目工程的设计工作当中，该桥梁结构形式所表现出的主要优势，在于桥梁结构的稳定性较强、承载能力更高，同时对于一些大跨度的沟谷和河流具有较强的跨越性效果。在大跨度斜拉桥设计工作当中，主要的构成部分包含主梁索塔以及斜拉索等几大重要的组成部分，主梁结构所提供出的弹性支撑力受到力的跨度影响相对较小，索塔的整体美观性相对较高，在景观设计工作中，对索塔的元素应用效果非常明显。索塔可以基于项目工程的实际施工情况以及景观设计工作要求，可以将其设置成“V”字型或者倒“Y”型。在大跨度斜拉桥梁设计工作当中，通过斜拉索的使用所起到的主要作用，是将主桥梁的荷载作用力直接传递到索塔部分，同时通过各种锚索锚具减震装置，以及各种防护措施等环节所构成。因此，在针对此类大跨度桥梁项目工程进行设计工作当中，必须要有效考虑到大跨度桥梁结构的整体跨度大小，同时必须要有效做好主梁结构、索塔结构、斜拉索结构的组合设计工作。

2 大跨度桥梁优化设计工作策略分析

2.1 桥梁整体结构优化设计工作方法

在进行大化度桥梁项目工程设计工作当中，必须要对桥梁整体结构展开全面优化和设计，可以通过使用容许应力设计工作方法来进行设计。当前在我国现代桥梁工程项目设计理论快速发展背景下，通过使用概率法、半概率设计工作方法和全概率设计方法，可以有效提高大跨度桥梁工程的结构稳定性和安全性。同时在针对桥梁结构设计工作当中，针对一些不确定性因素进行描述，通常情况下使用的是定量分析工作方法，对其中的各项安全控制工作指标进行确认，进一步提高大跨度桥梁结构的安全性和稳定性，要求对整个桥梁设计工作进行全面优化，确保大跨度桥梁工程项目的整体设计与应用价值[3]。

为了进一步提高大跨度桥梁整体结构的实用性效果，在优化设计工作当中需要基于实际的桥梁工程建设情况，对桥梁结构模型进行进一步优化和改进。通过模型分析工作方法，可以保证桥梁各环节结构构成，以及不同组成部分设计工作的全面优化和改进。在具体的工程项目设计工作中需要有效结合项目工程，所处地形条件情况以及桥梁结构的构成情况，有效确认其中的最优算法，充分保证桥梁工程项目设计工作结果的科学性与合理性，以此来进一步提高大跨度桥梁工程项目的整体设计工作效果和水平。当前在大跨度桥梁设计工作当中，比较常用的优化算法以及设计工作方式比较复杂。比如，可以通过数学规划设计工作方法、最优化准则法以及仿生学设计工作方法等，通过这些先进的设计方法应用，可以对大跨度桥梁结构设计展开进一步优化和改进，全面提高大跨度桥梁结构的安全性和稳定性。

2.2 大跨度桥梁上部结构优化设计工作要点

在针对大跨度桥梁工程项目上部结构的优化设计工作当中，需要基于桥梁工程项目的实际状况，有效考虑到整个桥梁工程的承载能力以及施工技术应用的经济性效果，充分保证大跨度桥梁结构上部设计的科学性与合理性。比如，对于空心板结构形式的桥梁，在整个施工工艺的组成上相对比较简单，同时可以进一步提高项目工程的施工效率与稳定性，前期的经济成本投入量相对较低，但是对于这种桥型跨境范围相对较小，同时桥梁高度相对较大，在一些深沟地质条件下进行使用，经常会出现高化比例不统一、桥梁结构不协调等情况，对整个桥梁结构的稳定性造成了不同程度的干扰。这种桥梁结构形式上部结构无法充分符合路线，相对比较小的半径或者是一些大型的超高线性条件，在桥梁高端数量不断上升的条件下，很容易会造成桥面伸缩缝数量的增加，因此会进一步影響到整个行车的安全性和舒适度。通过该桥梁的结构形式构成，不能直接使用在一些跨度相对较大的山区地形条件当中，通常情况下在我国一些地形结构构成相对比较平缓、填土量较低的中型桥梁工程项目工程当中应用比较普遍[4]。

2.3 桥梁下部结构优化设计工作要点

在针对大跨度桥梁工程项目下一步结构展开优化设计工作过程中，相关设计工作人员不单需要对下步结构的结构构成形式进行全面优化和改进，同时还需要充分基于相关勘测设计规范要求，对工程施工技术要点进行充分明确。比如，在我国一些传统的大跨度桥梁项目工程建设工作当中，所使用的设计手法主要是基于施工模板和施工平台之间的有效衔接，将两者设计成一个完整的整体结构，这种设计方式在一些早期施工当中应用效果比较明显，但是随着工程的不断向前推进，在后续阶段的工程建设过程中会存在一定的工作难度。随着我国桥梁工程项目的进一步向前发展，现阶段在大跨度桥梁设计工作当中，下部结构通常情况下采用的是翻模施工技术方法，相关工作人员需要在桥梁下部结构的模板支架表面固定，施工平台同时有效使用塔吊设备，完成桥梁结构下层模板与平台吊装工作，然后直接拆卸掉下层部分的模板，同时需要对上层模板的平台进行有效安装与测量工作。在此工作当中必须要充分发挥出翻模技术的使用优势，有效分离施工模板和施工平台，同时保证模板和平台相互之间形成独立存在的单体结构，同时桥梁下部结构需要每间隔5 m设置一个新的工作平台。通过这种下部结构设计工作方法，不但可以进一步提高大跨度桥梁整体建设效率，同时在整个工程施工的便捷程度上也会得到进一步提升。

3 结语

综上，为了解决大跨度桥梁项目工程设计工作中存在的各种问题，相关设计工作人员需要基于大跨度桥梁工程项目的基础理论，对桥梁设计工作中的关键要点进行全面创新与优化，在设计工作当中需要有效遵循安全、经济、美观等设计工作原则，对大跨度桥梁设计工作的重点内容进行全面把控，实现工程项目建设单位的更高经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]江启军.大跨度桥梁设计关键点及优化措施研究[J].工程技术研究，2020，5（3）：228-229.

[2]陈飞，刘智.公路桥梁中大跨度桥梁设计要点阐释[J].中国新技术新产品，2019（14）：87-88.

[3]董昆杰.大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略[J].交通世界，2019（18）：74-75.

[4]周明星.公路桥梁中大跨度桥梁设计要点分析[J].城市建设理论研究（电子版），2019（12）：125.