桥梁结构优化设计探讨

边 亮

边 亮

湛江市规划勘测设计院

【摘 要】近几年我国道路桥梁事业得到了迅速的发展，许多技术复杂、结构新颖的大桥也不断出现，这些较高难度的桥梁标志着我国桥梁建设的水平已进入全新的局面。本文根据笔者多年的工作实践，对桥梁结构设计的相关案例分析其设计方法。

【关键词】桥梁；结构设计；案例分析

前言

现代桥梁结构设计是一个系统且复杂的工作，为保证桥梁工程质量以及功能的充分发挥，进行桥梁结构设计时除了重视结构耐久性、抗疲劳、抗震方面的考虑，同时还应注重降低其给环境造成的不良影响。目前我国桥梁事业在现阶段还存在三个问题：①桥梁结构不完善，②桥梁设计理念不完整，桥梁结构的构造体系不全面，③桥梁的耐久性不强，桥梁的耐久性关系到整个桥梁的质量问题，因此桥梁设计者应该加强桥梁结构的设计和优化工作，桥梁优化的主要措施有加强桥梁结构的完整性和耐久性设计，对桥梁的桥长加以优化，对桥梁疲劳损伤导致的表面裂缝进行加固处理等，对桥梁结构的设计不断完善也能够使其整体外观更加完美，对促进交通运输业的发展起到重大的作用。

1、桥梁结构设计存在的问题与优化措施

1.1结构设计存在的问题

1.1.1桥梁结构体系不够完整

桥梁建设具有一定的复杂性，它是由多个不同的体系构成的，但是在设计的过程中由于设计人员对桥梁结构设计知识欠缺，设计师在设计过程中缺少动态思维，在面对不同环境和设计对象时候不能及时进行思维调整，也不能做出相应的应对措施，没有对桥梁结构的完整性和桥梁安全性加以重视，在施工中未严格按照国家的相关规范施工，导致施工质量出现问题，从而缩短了桥梁的使用寿命。除此之外，设计师在设计过程中缺乏整体的设计规划，重点偏向设计完成后桥梁结构的服务能力而忽略了桥梁性能的变化。

1.1.2桥梁结构缺乏耐久性能

由于桥梁结构的组成材料是一些具有足够强度和耐久性的构件，桥梁的施工和选材出现问题一定程度上制约着耐久性的强度，所以在结构设计时还应该对结构的安全性和耐久性加以考虑。但是在我国桥梁结构的设计中没有形成统一的结构构造体系和比较完整的设计理念，忽略了外界环境对桥梁的影响，从不同程度上破坏了结构设计的整体性和耐久性，在设计中对桥梁的强度要求过低，车辆载重量使得结构局部受力程度加大，组合构件横截面较大或是过薄，间接性的影响着桥梁结构的安全性，导致桥梁坍塌事故时有发生，从而阻碍了经济的发展，降低了桥梁的经济效益。

1.1.3桥梁结构疲劳损伤过于严重

施工过程中所采用的材料存在许多微小的缺陷，不均匀或是摊铺不连续，就会使得道路存在较多缺陷，在车辆的反复碾压下，桥梁结构内部就会产生循环变化的应力，一些较为微小的缺陷就会演化为桥梁损伤，导桥梁表面出现大面积的裂缝，不及时对其进行控制就会引起桥梁结构的损坏。

1.2结构设计的优化措施

1.2.1强化结构耐久性设计

首先桥梁设计人员应该对桥梁设计知识加强学习，提高自身的专业技能和职业素养，除此之外，设计人员应该从多角度思考桥梁结构设计的构件、材料等使用情況，对影响桥梁结构的各种因素全面进行考虑，其中应该考虑的因素包括自然环境的影响、有害化学物质对桥梁的侵蚀、材料的性能、车辆的承载力以及自然灾害等，使用新技术和新材料对桥梁结构进行设计使其满足各种结构设计的新要求，更好地解决桥梁结构面临的发展技术问题，从而加强桥梁结构的耐久性，避免在使用的过程中出现桥梁倒塌或是损害的现象。

1.2.2减少桥梁损伤的措施

应对桥梁结构的疲劳损伤状况，首先该对车辆的载重有效进行控制，避免其对材料的影响，为避免桥梁损伤出现裂纹，应该加强混泥土裂缝的控制，从而增强桥梁拉应力，也能够让混凝土的横截面加固。在进行混凝土裂缝宽度的设计时，采用局部预应力的方法将宽度调整适中，从而使其能够达到桥梁建设施工的要求。除此之外，钢筋位置一定程度上也影响着混凝土的宽度，所以应该对钢筋位置进行调整，确保桥梁的拉力增强，使其承受能力加大。

1.2.3优化桥梁长度设计

桥梁设计中桥位选址一般会出现两种情况，第一种是桥梁选址的面积相对较小时，要相应减少桥梁的长度，第二种是桥址面积相对较大时候，对桥梁的长度要相应的进行增加，在设计过程中，相关设计人员要对桥长的计算进行准确的把握，应该利用桥梁模型与实际桥梁长度进行对比，提高桥梁设计长度的准确性，达到国家相关规范的具体要求，这样可以在一定程度上提高城市的文化品味，促进当地经济快速的发展。

2、桥梁结构设计的案例分析

2.1案例一分析

桥梁结构受车辆载重量的影响相对较大，尤其是一些国省道干线的桥梁结构，设计人员在进行结构设计时候，对车辆的载重比较重视，这样才能使得城市桥梁的安全度和稳定性得到保障。例如在山西省某市的一座桥梁，起初设计的荷载为汽车-20挂-100级，这座桥梁通过的车辆主要来源于附近产煤区的重载车辆，是当地重要的一条运煤和货运通道，在未治超以前通行的运煤车载重量为100吨左右、行驶的速度一般保持在50km/h，而桥梁原先设计荷载的为55t，由于经济的快速发展，大量超载车辆的通行，使得该桥收到严重损害，桥面横向连接严重受损，板底出现裂缝，渗水严重，严重缩短了该桥的使用寿命，从而影响了该段路的正常运行。后期采用碳纤维对桥梁进行了加固，对桥梁结构设计中可能出现的问题进行了认真的分析，除此之外，还对桥梁的基础进行了加固，从而达到通行的要求。

2.2案例二分析

主要分析某市机场附近一个大型立交项目。这条线路是该市南面出口的一个重要通道，为了满足交通路网的功能，设计人员根据规划路线的走向在沿线设置了三条车辆行驶的辅道，这三条辅道的下面主要穿过机场路和广园路，而且与道路上面的东环高速公路相互连接。所以在对桥梁结构进行设计时候应该保证进行桥墩基础托换，避免桥梁结构与既有的高架桥结构发生冲突。在机场的道路平面中，存在高架桥众多，桥墩密集现象，从而导致东西线路的车辆行驶道路和多个桥墩产生冲突，严重影响交通运输的顺利进行，所以要进行桥墩基础托换，对车行条件进行改善，这样才能够提高辅道的技术标准，避免车辆在行驶中与桥墩发生冲突。

2.3 案例三分析

某市桥梁设计荷载为公路-I级，原设计车速最高位50km/h，这段桥梁是该省的高速公路进出口，通行车辆一般都是大型的载货车，而且此段公路连接多条道路，对路基抗压能力要求较高，但是设计人员只是从设计标准上来加强桥梁的设计，忽略了实际桥梁的需要，使其不能满足交通压力的要求，从而缩短了使用寿命。一般桥梁设计使用寿命为50年，高速公路的桥梁设计则需要100年左右，在设计的过程中，要全面考虑桥梁的施工和运行情况，还要对桥梁的检测和维护进一步加强，对桥梁中存在的问题及时发现并进行解决，只有这样才能增加桥梁的承载力，延长桥梁的使用寿命。

3、结束语

桥梁在我国现阶段的交通运输中发挥着很大的作用，施工人员在施工过程中应该加强对其结构的设计，完善设计理念和设计思路，除此之外，还应该对桥梁的耐久性加以考虑，更好的认识桥梁疲劳损伤对交通运输带来的重大影响，只有对桥梁质量的威胁因素更好的解决，才能进一步提高我国桥梁设计结构，节省桥梁使用过程中的维修资金，增加桥梁的使用寿命，为交通运输的发展和人们的生活提供更大的保障。

参考文献：

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