城市桥梁设计原则及关键环节探讨

摘 要：桥梁在现代城市交通中的重要性越来越高。近年来，国内发生了多起大型桥梁坍塌事故，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，本文基于此背景对桥梁设计需要遵循的原则以及关键环节进行了探讨，以期今后的桥梁设计更为优化，减少灾难性事故的发生。

关键词：城市桥梁 设计原则 关键设计环节

中图分类号：U2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0063-02

随着我国经济的飞速发展，城镇化进程越来越快，城市人口密集度的增加使得城市交通越来越拥堵。专家学者为缓解该问题想出了很多良策，除了拓宽公路以增加流量，还想到了利用地下和空中的空间，比如地铁和城市高架桥。本文研究的对象为桥梁。留意观察我们发现近些年国内发生了多起恶性的桥梁坍塌事故，例如2012年8月24日哈尔滨阳明滩大桥疏解工程引桥整体塌落，3人死亡；2012年5月平江苑固桥坍塌，2人遇难，4人失踪等等，造成了灾难性的后果，抛开经济损失不说，很多家庭因此而破碎。原本用于方便大家的工程对这些家庭造成了无法弥补的伤害。反思原因，虽然有很多是非技术性的，比如由于雨季的暴雨，洪水等自然因素，还有因为超载等违反交规的因素，但我们更应该从桥梁自身的质量方面找原因。桥梁的工程质量跟最初的设计和之后的施工关系紧密，但最主要的还是设计阶段，至于施工阶段，只要按照施工规范，不偷工减料，一般来说不会有问题。在桥梁的设计阶段就要做好各个方面的假设，把方方面面可能遇到的对桥梁造成损坏的因素都考虑进去并加入到设计当中，如此，便不会或者减少桥梁坍塌之类灾难性事故的发生，交通参与者和每个家庭都能从中受益。因此本文着重探讨桥梁在设计过程中需要特别注意的关键性技术问题以及其他问题。

1 桥梁设计应遵循的原则

城市桥梁是指城市范围内，修建在城市河道上的桥梁和道路与道路立交、道路跨越铁道的立交桥及人行天桥，主要包括永久性桥和半永久性桥[1]。桥梁设计应符合城乡规划的要求，根据道路功能、等级、通行能力及防洪抗灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。因技术、经济上的原因需分期实施，则应保留远期发展余地[2]。作为城市交通的公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要，除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外，还应按照美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。

1.1 安全可靠

桥梁的安全性是设计中遵循的最主要的原则，所有设计要注意的问题几乎都与安全性有关。而桥梁的安全性主要与桥结构的强度和稳定性、防撞栏杆的高度和强度、照明设施以及防震措施有关。因此在这些方面都应该满足设计的标准。结构的强度和稳定性是保证桥梁维持其功能的基础；行人与车流之间应该设有防护栏；车流量大的桥梁一定要考虑照明设施的安装；对修建在地震区的桥梁，应严格按照抗震标准进行设计。

1.2 适用耐久

桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量（包括行人通道）；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；桥跨结构的下方要有利车辆和行人的通行；桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等；考虑综合利用，方便各种管线（水、电气、通信等）的搭载。

1.3 经济合理

桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或使中断交通的时间最短；所选择的桥位应是地质、水文条件好，并使桥梁长度较短。

1.4 技术先进

在因地制宜的前提下，桥梁设计应尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科学技术成就的同时，努力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。只有这样才能更好地贯彻适用、经济、安全、美观的原则，提高我国的桥梁建设水平，赶上和超过世界先进水平。

1.5 美观

一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的。结构布置必须简练，并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围环境相协调，城市桥梁和游览区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是桥梁美观的主要因素，另外，施工质量对桥梁美观也有很大影响。

1.6 环境保护和可持续发展

桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。

2 桥梁设计关键环节探讨

2.1 抗震设计问题

由于我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，属于地震多发国家，并且地震带来的破坏性十分巨大，因此在桥梁设计中抗震方面的考虑绝对是不可忽视的。

一般而言，桥梁震害有桥台、桥墩、支座、主梁、基础震害之分[3]，是通过桥梁的不同部位进行划分的，带来的后果不尽相同，但却都是主要震害，因此应在设计中从这些方面详细考虑。在实际设计中可对桥梁进行延性设计提高结构的延性性能，从而保证桥梁的抗震功能；加强对桥梁细部构造的研究，对结构分解越细，考虑越周全，最终建造出来的桥梁的抗震性能越高；重视基础抗震设计。桥梁的承重主体就是基础，基础的破坏对桥梁结构的影响是毁灭性的，因此，基础的抗震设计成为了整个桥梁抗震设计的第一道关。

2.2 桥面排水设计问题

通过调查研究发现，目前我国桥梁设计者在进行桥面排水设计时存在的主要问题有[4]：（1）桥面纵横坡设置不合理。（2）雨水口或泄水孔设置不合理。（3）排水设施构造细节不当。针对这些缺陷，可以从以下几个方面进行设计：（1）合理计算确定桥面排水管数量。（2）根据桥梁断面形式确定排水方式。（3）注重构造细节的处理。（4）注重与景观设计的协调。桥面排水虽然不是桥梁的主体工程，在实际设计中常常被忽视，但因此而造成的后果往往也是人们所预料不到的，因此一个完整的桥梁设计方案该部分的内容也不可或缺。

2.3 桥梁结构设计问题

目前，国内桥梁设计者在结构设计方面主要存在以下问题：将主要关注点集中于桥梁强度方面，而对耐久性这个指标极少涉及；并且只重视桥梁结构的建造而忽视结构的维护[5]。在片面追求桥梁强度而不注重耐久性的指导思想下设计出的桥梁没有进行专门的耐久性试验，没有明确的使用年限，一般只能满足交付使用最初的几年；没有加入桥梁后期维护考虑的桥梁会在维护期内对交通造成极大影响。

通过调查研究，发现造成混凝土结构耐久性不足的原因有：（1）桥梁设计的耐久性标准低。在我国现行的桥梁设计规范中只明确规定了桥梁的安全性，而耐久性并没有提出具体的要求。因此设计人员在进行结构设计时不会过多考虑这个方面。（2）施工过程片面追求进度。混凝土的强度与耐久性之间是有关联的，过于追求混凝土的强度和赶工期，使得强度的提升却造成耐久性不足。（3）桥梁使用过程中缺乏正常的检测维修。缺少检测就不会发现桥梁存在的隐患，因而无法采取相应的维护措施。

那么应如何设计以保证桥梁混凝土的耐久性大大增加？混凝土应选用低水化热、低C3A含量、偏低含碱量的水泥。混凝土的骨料宜选用坚固耐久的洁净骨料，重视粗骨料级配及粒形，可以将适量引起作为常规手段，宜采用偏低的用水量并限制单方混凝土中水泥材料最低和最高用量，尽可能降低水泥材料中的硅酸盐水泥用量。

2.4 桥梁景观设计问题

随着生活水平的提高以及人们审美的变化，一项事物仅仅有使用功能还不够完美，人们还在追求其外观方面的完美。对于桥梁这样的交通事物，设计者可从桥梁的环境景观、桥梁的夜景观、桥梁景观CI（Corporate Identity）[6]等角度进行思考，为桥梁设计的完美把好最后一道关。

3 结语

城市桥梁越来越成为城市交通新的依赖，建设好城市桥梁交通越发变得重要而迫切。设计阶段是关乎到整个桥梁最终建成的安全性、实用性的基础，而我国桥梁设计从业者在实践过程中存在一些共性的问题会导致城市桥梁建设这方面或那方面的缺陷，因此桥梁设计应当成为我国城市桥梁从业者研究的重点。文章从城市桥梁的主要方面分析了各自的重要性，并提出了相应的对策建议，很好地解决了部分问题，为我国城市桥梁设计人员打开思路，设计出更好的城市桥梁抛砖引玉。文章未研究透彻之处笔者还将继续关注。

参考文献

[1]冯明友.对目前城市桥梁设计中一些问题的探讨[J].中国民居，2012，10.

[2]城镇桥梁设计规范（CJJ-2011）[S].

[3]姜群.现代城市桥梁抗震设计的若干问题[J].中国建设信息，2012（11）.

[4]尹梅，王巍.城市桥梁桥面排水设计中的问题与处理方法[J].市政技术，2008，9.

[5]陈云峰.城市桥梁结构设计方面的问题分析[J].城市建设理论研究，2012（14）.

[6]万敏.我国桥梁景观设计的现状与发展[J].桥梁建设，2002（6）.

[7]戴志中.城市桥空间[M].东南大学出版社，2003.

[8]强士中.桥梁工程[M].西南交通大学出版社，2000.

[9]罗韧.桥梁工程导论[M].中国建筑工业出版社，2000.