公路桥梁设计的要点研究

牛自礼

摘 要：公路桥梁是提高交通运输能力的重要工具，对推动地区经济发展起着重要作用。近年来，我国桥梁建设取得巨大的进步，设计水平不断提升。桥梁在我国公路交通中占据重要地位，公路桥梁设计比较复杂，涉及自然因素和人为因素，直接关系公路桥梁质量。本文阐述了公路桥梁设计的原则，着重分析了桥梁设计的重点、难点及注意事项，以加快推进我国公路桥梁建设。

关键词：公路桥梁;设计;要点;注意事项

中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）32-0103-03

Abstract： Highway bridges are an important tool to improve transportation capacity and play an important role in promoting regional economic development. In recent years， China's bridge construction has made great progress， and the design level has been continuously improved. Bridges occupies an important position in my country's road traffic， the design of highway bridges is relatively complicated， involving natural and human factors， which directly affect the quality of highway bridges. This paper expounded the principles of highway bridge design， focusing on analyzing the key points， difficulties and precautions of bridge design， in order to accelerate the construction of highway bridges in China.

Keywords： highway bridge;design;key points;matters needing attention

随着经济的快速发展，我国公路建设规模逐渐扩大，公路里程越来越长。为充分利用施工区域地形地势、节约土地资源，人们将桥梁广泛地应用在公路交通建设领域。公路桥梁容易受到自然因素（大风冲击、地震损害等）和人为因素（车辆荷载、长期超载等）的影响，二者对公路桥梁通车安全造成不同程度的影响。为了提高桥梁质量，人们要做好桥梁设计、工程施工质量控制和后期养护，尤其是要提高公路桥梁设计水平，其直接关系到公路桥梁的施工质量和安全通行。

1 公路桥梁设计原则

公路桥梁设计应该遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、具有美观性和环保性的原则。

公路桥梁设计的基本要求是经济适用，設计科学合理，结构尺寸符合要求，施工达标。因此，在公路桥梁设计前要进行充足的勘查工作，主要包括：工程所在地水文地质条件勘查;确定桥梁规模;对桥位选择进行科学判断，通过测绘技术对桥位地形进行判定，准确核定桥位所在位置;现场施工条件勘察;所在区域气象情况等相关内容[1]。

2 公路桥梁设计需要注意的问题

在公路桥梁结构中，各结构性能都会影响整座桥梁的性能。比如，在线路遇到地形障碍时，桥跨结构是公路桥梁跨越这种障碍的常用结构。支座系统是将上部桥面结构所带来的荷载传递至桥梁墩台上的主要结构，应满足上部结构在荷载、温度、湿度或其他因素所影响下的位移性能。排水防水系统是不同气候条件下减少天气对桥梁影响的关键系统，应满足行车通畅、舒适、安全等功能。因此，桥梁各结构部位设计应注意以下问题。

2.1 桥梁结构的耐久性问题

我国重视桥梁结构的耐久性研究，其大多是从使用材料和大数据统计分析的角度进行的。几十年以来，设计师一直注重结构计算方法的研究，结构耐久性在使用年限内符合要求，在各种自然情况和荷载作用下能保持结构的安全性，这是对每座桥梁结构的基本要求。提高桥梁耐久性的设计方案有很多，设计人员应依据具体工程情况，合理设计桥梁结构[2]。

2.2 公路桥梁的安全性问题

当前，我国公路桥梁设计存在结构安全性问题，主要体现在两方面。

一是桥梁路面出现碎裂的情况。主要原因是高负荷车辆的碾压，但在当前生活中，车辆载重较大是一个高概率事件，无法从根源上避免，这就从侧面说明桥梁设计时对路面预估承重存在很大的问题，尤其是对大载重汽车通过桥梁的考虑不足，以致不能最大限度地发挥设计作用，为群众服务。

二是桥梁桩基础病害引发的安全问题。我国大多数桥梁工程选用桩基作为基础，特别是在地下水位较高的地区或软土地质区域，如果没有因地制宜设计科学的桩基础施工方案，会导致桩基础病害发生，引发桩基位移、沉降、桥梁断裂等重大事故[3]。

3 优化公路桥梁设计质量的措施

3.1 采用精细化管理

近年来，我国公路桥梁设计水平不断提高。当前，要充分采用精细化管理理念，引导设计人员夯实理论知识基础。

在城市建设进程中，桥梁设计采用精细化管理模式是不可逆转的趋势。首先，采用高素质、专业的人才对桥梁设计进行精细化管理，全面提高设计水平，进一步提高车辆在桥梁上的行车安全性。其次，为了贯彻落实精细化管理理念，进一步健全桥梁设计管理制度，应将精细管理理念落实在日常工作中，将管理落在细处。可设计绩效考核体系及行为规范考核制度等，从多方面入手加强制度建设，引导桥梁设计人员规范工作，将职责落实到位，充分发挥精细化管理制度的作用。最后，全面提高桥梁设计人员的综合素质。为了使精细化管理理念进一步落实，应打造高素质的设计队伍，引进专业设计人才，以点带面，培养拥有扎实专业知识的人才队伍[4]。

当前，部分设计人员虽然重视结构强度设计，但是没有紧跟科技发展脚步，及时更新自身知识储备，没有积极学习施工新技术，导致桥梁使用性能降低。我国地域辽阔，地形复杂，桥梁工程需要的结构形式、施工技术比较复杂，设计单位应加强培训，提供专业人才工作津贴，为专业人才创造授课、学习、参观等机会，提高专业人才的地位，使专业设计人员不断学习专业知识，完善桥梁设计理论，并掌握新技术、了解施工新材料，以满足设计规范，科学地制定设计方案[5]。

3.2 充分利用BIM技术

公路桥梁工程对设计水平、施工技术都有严格的要求，随着科学技术的发展，公路桥梁设计对新型技术的应用越来越多，如BIM技术。公路桥梁设计有效运用BIM技术，可以显著提升设计水平和设计效率。

3.2.1 优化设计构图。我国传统设计多采用平面构图，而这种构图无法充分表达设计要求，很多设计内容与实际工程条件不相符，因为平面构图要求人们结合多张图纸，在脑海中形成三维构图。但是，在日常施工中，受制于空間建模和想象能力，许多一线施工人员缺乏专业知识，难以解析图纸，导致设计效果不能充分体现，一线施工效率低。当前，人们要合理运用BIM技术，将传统的平面构图变成三维构图，使一线施工人员充分理解设计理念及施工要求，从而更高效、更高质量地进行工程建设[6]。

3.2.2 用于日常施工中的数据计算。在传统的二维构图中，大多数工程计算都需要依靠人工演练来计算，这种计算方式往往会因人为计算能力而出现问题，给实际施工带来很大的麻烦。如果设计时能有效运用BIM技术，就会给计算带来很大的方便，因为BIM技术囊括云计算技术，只要设定一个符合要求的计算公式，就可以依据需求计算出相关参数，每个施工环节都能够进行计算，为实际设计工作保驾护航。这也符合当代桥梁建设的需要，确保道路桥梁发挥应有的作用。

3.2.3 全面模拟施工过程。设计人员要在工程没有建设时就模拟出实际建成效果，具体表现每个设计环节的内容。如果实际建设出现工程问题，就可以依靠模拟技术进行数据写入，按照目前施工方案，系统会自动计算出后续的发展和变化。如果模拟结果存在问题，就可以依据现状进行更改，并对更改的具体情况进行二次模拟计算，从而得出最有效的改进措施。BIM技术的运用能充分解决因人员能力不足所带来的潜在问题[7]。

3.3 合理设计桥梁结构

桥梁结构类型丰富，在进行具体选择时，人们需要综合考虑各种因素。不同类型的桥梁结构存在显著差异。一般来说，跨径小、高度大的桥梁适合选择简支空心板结构，但这种桥梁车辆行驶条件较差;对于大跨径桥梁，为了保证桥梁上部结构有足够的支撑力，可采用连续刚构桥结构。连续刚构桥以箱形断面为横断面，具有较好的整体性，因此能够增加自身的抗剪抗扭能力。设计时，要综合考虑连续刚构桥的受力特点，通过增大根部梁高、增加预应力钢束等措施提高桥梁受力能力[8]。

3.4 细化桥梁桩基设计

桩基承载力是桥梁设计的核心，设计人员必须对桩基沉降进行计算。一般情况下，桥梁桩基投入使用8～10 a后，沉降速率降低到7 mm/a。试验研究表明，沉降是由两部分作用力引发的，一是土体的流变和固结变形，二是桩基础自身沉降。因此，设计人员在进行桩基设计时必须计算桩基承载力，研究桩基的受力机理、嵌岩深度以及负摩阻力等，通过对相关影响因素的综合计算，设计科学的桩基方案，避免桩基发生位移、沉降等病害[9]。

3.5 做好交工检测的设计

为从根源上延长公路桥梁的使用寿命，设计人员在工程设计完成时要对交工验收阶段进行科学设计，提高桥梁施工质量。

交工验收需要同时满足以下条件。一是满足结构要求，桥梁整体结构安全稳固，混凝土材料强度、支座系统桩基检测结果、预应力结构件的张拉应力、桥跨结构承载力等均符合设计要求。二是满足质量鉴定要求，涉及工程实体检测、外观检查和内业资料审查。其他项目要通过资料审查进行评定。要利用专业的技术设备，及时检查公路桥梁，发现问题，第一时间上报，根据检测问题及时进行技术修补，以保证公路桥梁施工质量安全可靠[10]。交工检测是公路桥梁正式投入使用前的最后一道防护措施，设计人员应重视此阶段的设计质量，预防各项危险事故，提前预测桥梁安全性和通行力。

4 结语

随着我国公路交通基础设施建设力度的不断加大，桥梁工程成为推动经济发展的重要项目，不仅为各地物流互通提供交通保障，也为人们的日常出行提供便利。在公路桥梁工程中，桥梁设计、桥梁建设、桥梁养护是保证桥梁安全、延长桥梁使用寿命、提高公路交通通行能力的重要影响因素。桥梁建设顺利进行的前提是制定科学的桥梁设计方案，桥梁设计是一项复杂的系统工程，需要设计人员拥有较完善的设计理论知识、丰富的设计经验、高度的责任心，避免因主观因素对设计质量产生影响。一份高质量的桥梁设计方案不仅能让施工方在规定的工期内完成高质量的桥梁建设项目，还能为公路桥梁运行安全提供全方位的保障，提高桥梁工程的社会效益和经济效益，为推动我国经济发展奠定交通基础。

参考文献：

[1]施万满，乔俊峰.对现行公路桥梁设计的思考[J].内蒙古公路与运输，2010（1）：10-11.

[2]陈婷，陈波.我国桥梁设计问题研究[J].科技致富向导，2011（18）：385.

[3]李坤杰，施前进.公路桥梁设计中的安全性及耐久性探讨[J].河南科技，2014（3）：163.

[4]董士杰.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用[J].智能建筑与智慧城市，2018（4）：63-64.

[5]周玉康.浅谈道路桥梁设计的现状与改善措施[J].中国地名，2020（2）：62.

[6]董士杰.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用[J].智能建筑与智慧城市，2018（4）：60-61.

[7]蔡晓秀.浅析道路桥梁在设计与施工过程中的问题及对策[J].山东工业技术，2016（18）314.

[8]张新立.道路桥梁设计的现状与改善策略的探讨[J].绿色环保建材，2018（6）：112.

[9]郭伟.道路桥梁结构化设计要点探究[J].科技创新与应用，2020（19）：96-97.

[10]衡珍琦.道路桥梁设计中的隐患及解决对策分析[J].中国标准化，2017（4）：146.