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公路桥梁中大跨度桥梁设计研究王魁森

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王魁森

[导读] 摘要：公路桥梁建造技术的发展，使得大跨度桥梁的建造成为了可能。

        身份证号：13053119890817xxxx 河北邢台 054000
        摘要：公路桥梁建造技术的发展，使得大跨度桥梁的建造成为了可能。当前大跨度桥梁的应用范围虽然比较广泛，但是还有一些设计要点需要设计人员重视，否则难以提升大跨度桥梁的建造质量。本文分两点阐述了大跨度桥梁的理论发展内容和设计要点，以供参考。
        关键词：公路桥梁；大跨度桥梁；设计要点
        随着我国经济与社会的快速发展，人们对于公路桥梁工程的质量水平有着越来越多的关注。公路桥梁建设施工的不断前进发展，带动了相关施工企业的操作施工技术水平以及设计水平。但是在公路桥梁实际开展施工过程当中，依旧存在着一些质量问题，例如公路桥梁的设计问题。相关工作人员需要尽可能地结合国家以及行业的相关技术要求，对于当前面对的公路桥梁设计问题，提出一系列的解决方法，尽可能的完善相关的设计方案，有效的提高公路桥梁设计的关键技术水平，保证公路桥梁施工项目的安全性以及经济效益，在一定程度上促进企业的前进健康发展。为适应人们的出行需求，公路桥梁的跨度正在不断增加，由此也带来了“施工难”的问题，对此，需要从大跨度桥梁建造的开端着手，以优化设计方案的方法，降低施工难度。
        1.理论发展
        基于人们对大跨度桥梁的现实需求，大跨度桥梁应运而生。大跨度桥梁的设计与建设最早兴起于欧美，后逐渐引入我国。近年来，我国也加大了对大跨度桥梁的研究与应用，表现在大跨度桥梁的建设规模在不断扩大，建设技术也在不断提升。
        然而令人遗憾的是，大跨度桥梁在建设施工方面有了较大的突破，但是由于其相关的建设理论却尚未成熟，仍旧有一些技术性难题在制约着大跨度桥梁的发展，对此，需要技术人员针对现有技术水平，加强对大跨度桥梁的理论研究，以便能够研发出一些新技术，用以改进当前大跨度桥梁在设计与施工中的薄弱环节，助推大跨度桥梁技术更上一层楼。
        2.设计要点
        依照最新的公路桥梁的设计优化理论，设计方案所涉及到的计算量都需以变量的方式呈现，再运用数学手段，完成预定要求，最终得到整体设计方案。这种方法虽然不能完全实现“整体最优”，但却是通往“整体最优”的一种最佳途径，所以设计人员不妨从以下影响公路桥梁设计的计算量着手，进行大跨度桥梁的设计。
        2.1加劲梁
        加劲梁在大跨度桥梁中主要的功能是传递荷载以及支承，现在应用于大跨度桥梁设计的加劲梁类型有混凝土梁、叠合梁、钢梁以及混合梁，混凝土梁由混凝土材料依据相关的内力分布制成，叠合梁应用在桥梁设计中可以有效减少该桥梁结构所占用的高度，钢梁是用钢材料制成而成的梁。在统计全世界现已建设完成的大跨度桥梁后，我们发现，桥梁跨度排在前12位的桥梁，其加劲梁多采用钢梁这种类型，所以今后在对大跨度桥梁的进行优化设计时，关于加劲梁的设计不妨从此处着手。
        2.2拉索或主缆
        大跨度桥梁在经过多年的发展以后，出现了众多新桥式，但这些桥式无一例外的都采用缆索作为支承，且使用的是柔性结构，这种结构有一种应用的劣势，也即在拉索的过程中，若是桥梁受到外部激励，就会出现振动现象，例如遇有风雨天气，受风雨的影响，主梁与拉索之间就会出现耦合振动，或是自激振动，而这些振动会让拉索锚固端产生疲劳，进而会减少拉索原本的使用寿命，严重时还会影响桥梁的安全。因此，动力设计应当成为桥梁设计的应有之义。
        2.3索力
        桥梁跨度的增大会使得桥梁的非线性条件以及收缩徐变也会有所变化，并且不论是立模标高还是斜拉索力都直接决定着桥梁的线形和主梁应力，所以确定适宜的索力，是确保桥梁结构安全性以及材料用量的保障。

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当前，针对桥梁的索力，国际上存在以下几种调整理论：第一，优化指定位移状态的索力，常见的方法有零位移法以及支承连续梁法等；第二，优化存在约束的索力，常见的方法有用索量最小法等；第三，优化不存在约束的索力，常见的方法有弯矩最小法等；第四，影响矩阵法，此种理论方法可以被用来计算不同加权条件下的具体优化结果，也可以被用来计算不同目标函数，所以能够有效确定桥梁的索结构是否处于合理状态，并且也完成施工阶段的索力调整工作，所以该种方法具有较高的应用价值。
        2.4索塔
        对索塔进行优化设计，是完善大跨度桥梁设计的重要组成部分，因此，要引起设计人员的重视，将索塔设计纳入设计规划之中，予以科学化设计。一般来讲，索塔的设计需要从以下两个角度着手，一方面是塔高，对于大跨度桥梁而言，索塔既不能太高，太高的索塔不仅会提升施工难度，还会增大工程造价，索塔也不能太低，太低的索塔工作效率又不会太高，并且还会增加拉索受力，所以确保索塔处于合适的高度至关重要。
        2.5桥墩
        对于桥梁而言，桥墩必不可少，且是主要的受重部分，所以对桥墩的设计进行优化，也能提升大跨度桥梁设计方案的质量。影响桥墩使用效果的因素主要有两点，一是建设工艺，二是建设材料，这两点之中的任意一点出现问题，整个桥梁都可能会报废，所以在设计桥墩之前，设计人员既需要调查当前建材市场中适宜桥墩建造的材料情况，也需要调查桥梁选址附近历史周期内气象条件以及水文条件，如此才能让桥墩具备应有的使用价值，为大跨度桥梁的建造提供可靠性支撑。
        3公路桥梁设计过程当中的一系列关键问题分析
        3.1公路桥梁设计的安全性问题
        对于任何施工企业来说，安全是相关工作人员开展具体工作的首要内容。公路桥梁建设工程的安全性，在一定程度上保证了相关操作的工作人员的生命安全以及企业的财产安全，还保证了公路桥梁工程后续使用过程当中，行人以及车辆的安全。相关工作人员在开展设计过程当中，首先需要考虑安全性的问题，例如整体性，防撞性以及抗震性等。但是在我国工作桥梁开展设计工作的实际情况当中，有很多工作人员往往只是简单的考虑到安全性的表面问题，并没有结合实际情况开展整体性的安全思考，没有对于公路桥梁的整体结构进行有效的加固，也没有对于公路桥梁的使用强度有任何的有效提升，这种情况并没有有效的提高，公路桥梁的设计安全性，不能有效地保障公路桥梁的正常使用。
        3.2公路桥梁设计的使用寿命长短问题
        公路桥梁设计工作人员在开展自身工作过程当中，还需要将自身的工作重点放在使用寿命的长短工作。为了在一定程度上保证公路桥梁工程的使用寿命，相关工作人员必须要在其具体的使用方面进行综合性的设计规划，不仅仅需要将设计的目光放在实际的施工操作过程当中，还需要将设计的目光放在公路桥梁工程后续的维修养护工作。公路桥梁后续的维修养护工作往往会出现很多的意外，为了尽可能避免不同的因素，对于整体工程的使用寿命长短带来的不利影响，相关工作人员必须要有效地提高公路桥梁设计的质量。但是在实际公路桥梁的设计工作当中，相关工作人员并不能充分的考虑到所有影响公路桥梁工程，使用寿命长短的因素，导致设计方案的理想使用寿命与实际施工的使用寿命存在一定的时间误差，究其原因，主要是相关工作人员没有综合的考虑施工环境，尤其是气候以及地形等原因。
        3.3公路桥梁设计的美观性问题
        随着当前人们生活质量的日益发展，对于工程建筑的美观性，人们也有了很多的关注。相关工作人员在开展公路桥梁设计工作的同时，不仅仅需要考虑工程的安全性以及耐久性，还需要有效地结合公路桥梁的整体美观性[1]。在实际情况当中，公路桥梁的设计工作往往在艺术美观性方面存在一定的质量缺陷，在后续工程使用过程当中几乎不能感受到设计的美感，对于公路桥梁的设计工作也没有很好的融入到周边的环境，与周边的环境共同的营造一种整体的协调美感。
        4结束语
        总之，公路桥梁一要注重安全性，二要注重实用性，在这两项原则的指导下，大跨度桥梁的设计必须要从细节着手，通过优化桥梁建造的各个施工环节，达到优化设计方案的总目标，使设计方案具备科学性，能够为桥梁施工提供可靠性依据。
        参考文献
        [1]吴鹏，吴燕兰.大跨度桥梁设计要点与优化策略[J].交通世界，2017（32）：96-97.
        [2]李宇锋.公路桥梁中大跨度桥梁设计研究[J].交通世界，2016（28）：96-97.