桥梁设计的冗余度理念与应用实践

王宇

摘要：文章首先对桥梁设计中的冗余度理念进行简要介绍，在此基础上，对桥梁设计中冗余度的具体应用进行论述。期望通过本文的研究能够对桥梁设计水平的提升有所帮助。

关键词：桥梁；设计；冗余度

1桥梁设计中的冗余度理念

目前，工程界对冗余度并未给出统一的定义，为便于对冗余度进行研究，需要对它的概念加以明确。桥梁工程归属于大型结构体系的范畴，这种结构体系比较常见的形式有两种，一种是静定结构，另一种是超静定结构，对于前者而言，当结构中的某一个构件失效后，可能会引起整个系统破坏；而后者中的某个构件失效，却并不会影响到整个系统的工作性能，也不会对系统的整体性造成破坏，必须在形成特定的失效模式时，才会导致系统破坏，这种超静定结构就是通常所说的冗余系统，其中的特征量便是冗余度。在桥梁设计中应用冗余度可以提高结构本身的抗倒塌能力，对于桥梁结构的安全性和稳定性具有重要意义，这是因为冗余度的应用，能够使桥梁结构在某个构件发生损坏时，仍然保持正常运转，所以设计冗余度的桥梁要比未设计冗余度的桥梁更加安全、可靠，这一观点已经在实践中获得了验证。

2桥梁设计中冗余度的具体应用

2.1影响冗余度的设计参数

在桥梁结构设计中应用冗余度理念时，必须充分考虑相关参数对冗余度的影响，从而使桥梁设计更加合理。

2.1.1跨长

在大量的实操中得出了这样一个结论：当桥梁结构外部的横向连接足够多时，可以使不同跨长的桥梁达到相同的R值，而在R值相同的情况下，冗余度也不会有太大的差别，由此可以判定，在桥梁结构设计中，跨度的长短对冗余度的影响较小，基本可以忽略不计。

2.1.2曲线半径

曲线半径是桥梁结构设计中的一个关键参数，它具有非常重要的作用，当曲线半径发生变化时，冗余度的值也会随之发生改变。为验证这一观点，下面以双箱型桥梁结构作为研究对象，并通过表1中给出的数据进行分析。

由表1中的数据可以清楚的看出，跨长为45.7m的箱梁，其曲线半径与冗余度之间表现为负相关性，而跨长为68.6m的箱梁，它的曲线半径增加时，冗余度也随之增加，两者之间为正相关性。

这充分证明了桥梁结构的曲线半径对冗余度具有一定的影响。所以在具体设计中，必须对该参数予以考虑。

2.1.3外部连接

在分析桥梁结构外部连接对冗余度的影响时，可从类型和数量两个方面着手。就连接类型而言，其应当在桥梁結构设计时，与实心横隔板的链接满足部件全屈服时满荷载的要求，也就是说，外部连接类型对桥梁结构的安全性和稳定性具有决定性作用，如果连接类型不同，则会对冗余度的提升有不同的表现，只有当连接类型与实心横隔板的链接形成最佳搭配时，才能形成最为可靠的受力系统。从理论的角度上讲，连接数量对冗余度的影响较大，桥梁损坏的初期阶段，混凝土结构所受的荷载无法从梁体的损坏区域及时传递到附近的连接部位。

2.2冗余度的设计方法

在桥梁结构设计中应用冗余度时，承载力的分配补偿是首要考虑的关键因素之一，这是因为，当某一个构件损坏后，如果承载力能够获得补偿，那么可以确保结构功能的持续履行，换言之，在进行冗余度设计的过程中，应当使构件充分发挥出保证结构安全的作用，并且要对每个构件的荷载系数进行严格控制，而当冗余度设计好以后，要进行检验，确认冗余度是否合适。

在桥梁结构体系中，冗余度是一种强度储备，它的作用一般会在构件损坏时才能够得以发挥，所以，可用桥梁的可靠度指标来描述冗余度。为使冗余度的设计效果得以全面反映，除了要进行极限状态下的验算之外，还要考虑冗余度之间的依托关系，只有这样，才能使设计出来的冗余度在桥梁结构构件受损时发挥出应有的作用。

2.3应用时的注意要点

在应用冗余度理念进行桥梁结构设计时，设计人员必须明确一点，即冗余度的最大作用是确保桥梁在受到外力破坏时，仍然能够使结构功能持续履行，换言之，不能将冗余度作为桥梁可靠性设计的指标。这就要求设计人员应当在设计时充分考虑桥梁结构对冗余度的需求，制定出具有针对性的冗余度设计方案。同时，还要考虑工程所在地的地质条件和路段情况，由此能够使冗余度的设计更加科学、合理。

3结论

综上所述，桥梁结构设计是一项较为复杂且系统的工作，为了进一步提升桥梁的结构安全性和稳定性，可将冗余度理念引入桥梁设计当中，通过冗余度设计，能够使桥梁结构某个构件发生损坏时，不破坏系统的整体性。具体应用中，要考虑相关因素对冗余度的影响，以确保冗余度的设计更加合理。