公路桥梁设计关键技术及解决措施

刘　致（成都道桥设计咨询有限公司，四川　成都　610000）



公路桥梁设计关键技术及解决措施

刘致（成都道桥设计咨询有限公司，四川成都610000）

对于公路桥梁工程而言，其设计工作对于工程质量而言有着十分重要的影响，工程施工过程中，基本上每个环节都是将设计方案作为主要依据来进行的，所以，设计方案的优劣有着十分重要的作用。本文首先对公路桥梁设计中存在的一些关键问题进行了分析，并在此基础上对其相应的解决措施进行了探讨，以供同行参考。

公路桥梁设计；关键技术；解决措施

1　引言

现阶段，我国公路桥梁工程建设得到了较快的发展与进步，在功能、跨度以及美观上均有所改善，在此背景下，无疑对公路桥梁的设计工作提出了更高的要求，如何在较短的时间内设计出理念先进、经济合理、满足甲方要求的工程已经成为公路桥梁设计工作者面临的重要课题之一。现阶段，公路桥梁设计工作中尚存在着比较多的问题，对这些问题中的关键问题进行分析，并采取针对性的措施对其进行解决，不仅能够使公路桥梁的施工质量得以保证，而且对于公路桥梁运营期间的安全性及其耐久性有着十分重要的现实意义。

2　公路桥梁设计关键及其问题分析

就当前我国现阶段桥梁工程项目设计工作来说，尽管相对于以往的设计水平来说有了较大程度的提升，但是设计中的安全性、耐久性等方面仍然存在比较明显的缺陷。以下详细分析了公路桥梁设计工作中的一些关键技术以及某些方面存在的问题：

2.1安全性方面的问题

公路桥梁在正常使用过程中，安全性是桥梁的核心要求，它对于保证公路行驶车辆的安全以及交通运输的畅通均具有重要意义。因此桥梁设计工作中，安全性必须得到体现，从多方面对桥梁的安全性进行考虑。然而，在我国当前桥梁设计工作中，安全设计方面仍然存在着一些不足，这就造成桥梁的安全性受到影响。例如，在桥梁抗震设计中，有些设计人员并没有严格按照当地抗震等级要求予以严格设计，很有可能给桥梁建成后的使用造成隐患；有些设计中并未充分考虑桥梁防撞方面的相关设计，也很容易导致公路桥梁损坏；另外还存在的问题是，尽管考虑了桥梁的安全性，但只是将安全性设计重点放在满足结构强度设计上，并未充分考虑设计的整体性，这也不利于提升桥梁的安全性。

2.2耐久性方面的问题

公路桥梁的使用是个较长期的过程，这就要求设计中考虑到实际使用中面临的诸多因素，桥梁设计过程中应充分考虑后期的养护维修，避免在使用过程由于各种问题和故障的出现，影响桥梁的使用寿命。在现阶段设计中，耐久性方面也存在一些不足，一些投入实际运营的桥梁暴露出了达不到耐久性要求的情况，造成实际使用年限和设计年限之间有较大出入。在桥梁设计工作中，由于前期勘查工作不到位，忽略了当地一些自然因素的影响，如对于当地汛期过水量以及水流速度考虑不足，就会导致出现特大汛情时造成桥梁被冲击损坏；对当地的气候条件未进行充分地了解，如果气候较为潮湿，就会因钢筋发生锈蚀导致强度改变，对于桥梁的耐久性以及安全性都是极为不利的；此外，有些桥梁设计只重视能够达标通过设计审核，没有对桥梁设计进行优化改进，导致桥梁的整体性能受到影响，受力不均的话可能出现桥面沉浮升降的情况，影响设计质量。

2.3桥梁设计的美观性

当前桥梁设计不仅注重适用性，设计的艺术性也在不断地受到重视，美观性在设计方案比选中成为十分重要的影响因素。桥梁设计是实现艺术性到适用性的过程。当前的桥梁设计中存在着对桥梁的艺术性考虑不够，给人的美感不足，甚至难以与公路以及环境融为一体，无法满足人们对其的艺术性要求。当然，也存在过分追求桥梁造型设计的美观，而导致桥梁结构的可靠性下降等问题的产生。

3　公路桥梁设计问题的解决对策

针对当前我国现阶段桥梁设计过程中存在的各方面缺陷和问题来说，要想切实提升设计的水平，就应该重视并解决好这些方面的问题，而对于这些问题的解决来说，主要可以从以下几个方面入手：

3.1综合考虑桥梁设计的安全性

桥梁设计的安全性可以考虑从以下几方面进行改进：

3.1.1抗震设计

在公路桥梁设计中，因根据当地的抗震等级，严格按照《公路工程抗震设计规范》进行抗震设防设计，使桥梁能够满足分级抗震的设计要求。通过对不同的结构形式进行研究，分析各种结构形式的受力特点，计算地震荷载，使桥梁设计的结构形式更加能够适应震区的抗震要求。加强抗震设计，保证桥梁安全，避免地震对桥梁上部结构造成的落梁破坏、对桥梁支座造成的支座脱落破坏、对桥梁下部结构造成的墩台倾斜折断以及倒塌的破坏、对于桥梁基础造成的沉降和倾斜破坏等。

3.1.2防撞设计

公路桥梁安全性设计中另外一个重要的方面是防撞设计。防撞设计对于保证桥梁的安全发挥着重要作用。防撞设计可分为主动防撞设计和被动防撞设计。主动防撞设计主要是在设计中设置一些防撞惊醒设施，如雷达、GPS导航系统、红外测距声光报警、雨雾警示灯或在桥梁下弦设计标高警告等。被动防撞设计则是桥梁防撞设计的重要组成部分，它在桥梁工程的投资中也是占有相当比重的，其防撞效果好，极大地减少了桥梁损毁的可能。它一般是通过设置工程构造实现防撞功能的。其中，直接构造设计是通过形成缓冲使桥墩的抗撞击能力提高，并削减了船舶的撞击力。间接构造则是构筑“墩外墩”吸收撞击动能，减少船舶的撞击对桥梁的威胁。因此，桥梁设计中应利用好这些技术，改善桥梁的安全性能。同时需要注意的是，要根据桥梁所处环境条件进行防撞设计的选择，避免防撞措施对自然环境造成破坏。

3.1.3防共振设计

共振现象是自然界中普遍存在的一种物理现象。在外力的作用下，导致物体之间形成一致的自然振动。公路桥梁的设计中，为了避免共振现象对于桥梁的影响，就必须在设计中采取有效的应对方法。为此，桥梁设计中，可以设置减震器对共振波进行干扰，避免振动波的加强，实现对共振时间的控制，从而减轻桥梁的共振效应。此外，由于共振振动波极易在实心道路构成的桥梁中传播，因此可以在公路桥梁设计中采用不同的截面构成公路桥梁的道路，使用相连的叠放板，就可以减少共振波的惯性作用，使共振传播中受到阻力，从而减小共振波。

3.2提高桥梁的耐久性

桥梁耐久性的提高要注意两个方面，一是设计中加强对桥梁疲劳损伤的设计研究。公路桥梁承受的风荷载以及车辆荷载等会在桥梁内产生循环变化的应力，会造成桥梁结构的振动，使桥梁结构产生疲劳损伤。由于早期疲劳损伤很难被发现，随着疲劳损伤的不断积累扩大，桥梁就会产生宏观性裂缝，如果这种情况不能及时地被控制，就可能会造成桥梁断裂坍塌等严重后果。因此，设计过程中应加强对桥梁疲劳损伤的研究，尤其是钢结构桥梁的设计，桥梁坍塌事故中因为疲劳损伤造成钢结构开裂的原因较常见。为此，设计人员在设计中要考虑到疲劳损伤可能引发的后果，根据不同桥梁结构形式研究疲劳损伤问题，对桥梁所在地区当前车流量以及桥梁使用年限内桥梁能够承受的最大负荷进行充分考虑，针对桥梁结构进行设计上的优化避免出现桥梁疲劳损伤。

提高桥梁耐久性的另外一个方面就是设计中要考虑桥梁超载问题。公路桥梁超载，会导致桥梁疲劳损伤的程度更加严重，并会导致桥梁内部结构出现无法修复的结构损伤。这就会造成桥梁在正常荷载作用下，出现工作状态不佳，耐久性明显下降的情况。例如，由于超载导致荷载增大，混凝土的耐久性可能会产生裂缝，即使荷载卸除后裂缝能闭合，但是由于内部结构损伤仍然还在，就会导致构件弯矩和刚度的下降，进而造成裂缝宽度增加、变形加剧的情况。为此，桥梁设计中应考虑超载问题，并对其进行优化设计，对桥梁所在地的环境情况以及地区经济发展状况进行了解，通过计算机进行模拟分析可能出现的问题再对设计方案进行优化。

3.3提升桥梁设计的美感

在桥梁设计中，应结合现代艺术与设计要点进行融合，把桥梁设计看成是艺术创作过程，充分展示出桥梁的美观性。使桥梁设计兼备适用性和艺术性，契合当地的文化内涵，提升桥梁的文化价值，并要做到设计质量的可靠。

3.4加强和甲方的沟通交流

在设计中加强与甲方的沟通交流是很重要的一方面。一般而言，桥梁设计中很多指标是共通的，如桥梁的安全性、耐久性等。但不也有一些要求，对于不同的甲方来说是存在着差异的。设计中，应当积极地与甲方进行沟通，满足甲方提出的一些要求，例如美观性等。否则可能由于沟通不畅，导致设计工作无法进行。

4　结语

综上所述，在公路桥梁的设计中一定要立足整体，将安全性列为首要目标，重视耐久性以及美观性的设计要求。既要做到设计的适用性，能够有效发挥桥梁的作用，又要满足环境保护、社会发展等需要，实现桥梁设计的优化。所以，设计人员必须要做好公路桥梁的设计工作。在公路桥梁的设计理念上要树立创新的意识，确保桥梁设计的质量，积极提升桥梁设计的水准。

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U445.6

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2095-2066（2016）18-0191-02

2016-6-10

刘致（1982-），男，工程师，本科，主要从事公路、市政桥梁设计工作。