桥梁设计中的常见问题分析(共5页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上桥梁设计中的常见问题分析桥梁设计中的常见问题分析 摘要：随着我国整体经济实力的提高，国家对基础设施建设的投入也越来越大，同时道路工程的飞速发展带动了桥梁工程的长足发展。因此广大桥梁工程技术人员必将不断面对设计与建造各类桥梁工程的任务。但是，在我国结构设计过程中，还存在着一些不足：设计中过多的考虑强度忽视耐久性；重视强度极限状态忽视使用极限状态。因此，要结合桥梁设计的耐久性问题与国内现行设计规范对桥梁设计提出经济、适用、安全、美观的要求，这些要求基本上能够包含人们关心的所有重要问题。本文主要分析了现代桥梁设计中存在的缺陷以及相关问题的解决方案。 关键词：桥梁工程；设计；问题；措施 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1.前言 随着我国整体经济实力的提高，国家对基础设施建设的投入也越来越大，同时道路工程的飞速发展带动了桥梁工程的长足发展。近年来，我国对桥梁基础设施建设的投入在逐渐的加大，桥梁工程的发展和建设规模也令世界瞩目。但在桥梁设计与建设的同时，也出现了相当多的问题，比如经济指标不好、创新性差、设计保守落后等，这些问题都直接或间接的影响力我国桥梁工程的技术进步。就桥梁设计的全寿命阶段来看，我国桥梁设计还存在着一些不足：设计中过多的考虑强度忽视耐久性；重视强度极限状态忽视使用极限状态，重视结构的建造不重视结构使用过程的维护阶段，但是在结构的整个生命周期中最重要的却恰恰是使用性能的表现。桥梁设计很大程度上决定了施工的难易程度和工程的施工质量。而上述问题的产生必将导致桥梁工程事故频发、使用寿命短、结构使用性能差等严重后果。因此在桥梁设计中，必须考虑安全性与耐久性的结合。 2.桥梁设计要点 2.1桥梁结构体系的选择 为保证行车的安全性与舒适性，使结构经久耐用，必须合理选择桥梁结构体系。桥梁结构体系的选择应遵循“经济、美观、安全、适用”的原则，综合考虑桥位处的地质、地形、施工条件等因素，以技术先进、节约投资、方案确实可行、施工安全可行、行车舒适为原则。 2.2桥梁上部结构设计 桥梁上部结构的选择，直接影响到乘车的舒适性与安全性，应结合桥梁具体情况，综合考虑桥梁的可能受力特点、施工技术难易程度以及经济性，对于桥梁结构形式全线进行统筹考虑。 2.3桥梁下部结构设计 桥梁下部结构的设计的基本要求是应能满足桥梁上部结构对承载力的要求，同时在外形上也应做到与上部结构相互协调、均匀布置。因此进行桥墩设计时应视上部构造类型及桥墩的设计标高采用空心薄壁墩、双薄壁墩以及柱式墩等多种结构形式。目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式是柱式墩，这种结构形式的特点是结构自重轻，结构稳定性好，施工简易快捷，外观轻巧美观。以连续刚构桥为例，进行结构下部设计时需要注意的是把握上下部结构的刚度比，适当的减小下部结构的刚度，可降低刚结点处产生的负弯矩，同时也可降低桥墩的弯矩，以及减小温度变化所产生的内力。但是桥墩刚度不可降低过多导致桥墩“过柔”，这将导致结构产生过大变形影响正常使用，并且不利于结构的整体稳定性。当采用高墩时，除了要进行极限承载能力与正常使用极限状态验算外，还应进行稳定分析。对于连续梁结构或连续刚构桥，各墩的稳定性都将受到相邻桥墩的制约影响，此时应取全桥或至少一片梁作为对象进行分析。 3.桥梁实际设计中存在的具体问题 3.1方案设计合理性差 对于桥梁来说，其结构设计的最首要任务是选择经济合理的结构设计方案，其次是结构类型的分析与构建和连接处的设计，然后取用设计规范中规定的安全系数或可靠性能指标以保障结构的安全。然而在进行桥梁设计时，多数设计人员只追求满足规范对结构强度计算上的安全需要，往往忽视了从结构构造、结构体系、结构材料、结构耐久性以及从设计、施工到使用全寿命过程中经常出现的人为影响因素等方面考虑去加强和保证结构的安全性能。这就造成了部分结构整体性和延性不够，冗余性小；部分计算图式及受力路径不明确，造成结构局部应力过大；或者是采用混凝土强度等级过低、保护层厚度不够、钢筋直径太细、构件截面过薄；这些问题的出现都削弱了结构耐久性，直接或间接的影响结构的安全性。相当一批桥梁虽然满足了设计规范的强度要求，但510年的使用期后便因为耐久性出了问题影响正常使用。 3.2设计理论及构造体系的匮乏 从当前情况来看，我国桥梁设计理论以及构造体系仍不完善，其次从事桥梁设计的工程人员经验欠佳，能动性不强也是桥梁设计问题的重要根源。停滞不前的思维不能应对不断进步发展的技术问题，不同的外界环境和使用状态下都会对结构体系产生不同的构造要求，设计规范中的情况再详细也不能完全代替应由设计人员解决的各种问题，规范更新速度再快也适应不了新材料、新技术、新工艺的发展对结构设计提出的要求。目前的设计为静态设计，过于偏重设计建成时期结构的工作能力和服务能力而欠缺对使用期实际的性能表现随时间的劣化缺乏相应的整体考虑。在经济性方面，过多的考虑建造初期成本，而不够重视营运的维护成本以及与使用寿命相对应的总体成本效益。 3.3水文计算中存在的问题 通过对已建桥梁水毁原因的分析，除了部分桥梁设计标准偏低外主要还存在以下几方面： （1）桥梁水毁的主要原因是桥位选择不当，主要是设计人员对水文地质条件掌握不够到位，以位于河湾的桥位布置为例，凹岸冲刷严重或者桥位与洪水中泓线斜交，就有可能冲毁桥头引桥。另外当河滩桥位分布不合理时，桥位布置于游荡变迁性河段或在水土流失严重和特大洪水发生时，主流摆动、侵蚀等导致河道逐渐加宽，造成桥梁水毁。 （2）墩台基础埋深不足，在受到高速水流冲刷时发生倒塌，形成桥梁水毁，出设计是对地质条件考虑不足外，主要是忽略了河道的冲淤现象，例如在靠近与大河交汇的支流上的桥梁，当支流受到大河洪水顶托时，支流河口常常发生淤积，当支流发生洪水时主河道未发生洪水，这些河口段的淤积又会大部分或者全部被冲刷，造成河床的冲刷而下降，导致墩台基础相对埋深不足。 （3）水文计算中采用的设计流量过小，以致进行桥孔设计时桥孔尺寸设计偏小，排洪能力不足导致坍塌。 （4）桥孔设计中缺乏必要的调治构造物以及防冲刷措施，造成桥头或者引道的冲刷损坏，进而引起桥梁局部或者全部遭到破坏。 4.提高桥梁可靠性、耐久性的措施 (1)加强对桥梁全寿命期的理解。我国在桥梁工程建设方面，逐步从最初的单纯设计确保满足承载强度的设计原则转变到既满足承载强度需求又能够满足桥梁寿命需要的设计思路，不断向国际上对桥梁寿命期的定义靠拢。加强桥梁使用寿命的理解，首先应该准确确定结构重要性。例如，我国桥梁设计基准期一般为100年，但在设计中很难确保设计数据的可靠性。因此要经过大量的数值模拟分析来确定取值。 (2)对桥梁结构可靠性的设计应减轻甚至隔绝环境因素对筑桥材料如混凝土和钢筋的影响。尤其是在靠近氯离子侵蚀严重的海岸环境，其恶劣的环境因素对桥梁的影响后果更不容忽视。桥面应有适当的坡度或设置排水管道保证桥面排水，以及在混凝土桥板与桥面铺装层之间设置有效地防水层，防止水向下渗漏，避免环境对桥梁造成破坏。 (3)加强耐久性和桥梁结构所承受的荷载形式多为动荷载，在使用过程中不断受到环境侵蚀以及其他一些人为因素等外部作用，同时桥梁本身的建筑材料也会不断疲劳、损伤、劣化，结构内部产生的循环变化的应力和应变引起结构疲劳损伤的累积，最终导致结构不同程度的损伤和破坏。另外桥梁的超载一方面使疲劳应力幅增大，另一方面造成了桥梁内部损伤的不可恢复，改变结构内部受力状态，降低了结构的可靠性。因此在今后的研究中，应加强耐久性和疲劳损伤的研究，重视现有运营过程中的超载问题。 (4)借鉴国外的优秀经验，提高专业人士的业务能力。对于桥梁设计引起的问题，我们应借鉴国外有关桥梁设计的先进经验，认真研究其先进思路。合理而可靠的结构设计除了应满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构设计本质的确切认识。从业人员应具备丰富的工作经验和快速准确的判断能力，才能够设计时对桥梁整体结构全寿命使用过程进行全面综合分析和计算以提高结构的可靠性。 5.结语 如文中所述，笔者结合了当前的桥梁设计过程中存在的缺陷，经过简要分析，提出了部分解决措施。桥梁设计是一项综合的探索性工作，为确保桥梁设计事业长足的发展，应鼓励桥梁设计工程师们勇于创新，开拓进取，不断为我国桥梁设计事业注入活力。 参考文献 1王春剑.公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨J .科技信息,2007,(28):376. 2周智勇,张友红,刘东海.公路桥梁下部结构和基础的环保设计与施工J.山西建筑, 2007, (9). 3公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)M.北京:人民交通出版社,2004. 4公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)M.北京:人民交通出版社,2004.-最新【精品】范文 专心-专注-专业