谈论中国桥梁结构设计

一、引言

从目前我国的的桥梁结构设计情况看，在设计上普遍存在这样的现象：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态；重视结构的建造而不重视结构的维护。凶此，在桥梁设计中，要充分的考虑到结构是否得当，还要明确提出桥梁设计使用年限的要求。

二、我国桥梁结构设计的现状

我国桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，尤其在桥梁施工和使用期安全性两个方面的问题上，仍有很多需要改进的地方。桥梁结构设计的首要任务是选择经济合理的机构方案．并采取规范中所规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。此外，有很多设计人员往往只是满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，却总是忽视桥梁的结构构造、结构材料、结构体系等，这样在整个施工的过程中就出现了许多人为的错误，影响了结构的安全性。

三、桥台结构型式的选择

(一)钢筋混凝土薄壁桥台常见的薄壁轻型桥台主要有：扶壁式、悬臂式、撑墙式等，主要是由带扶壁的前墙和侧墙以及水平底板构成。(二)轻型桥台轻型桥台台身体积较小，多为直立的薄壁墙，两侧设有用于挡土的翼墙。在两桥台下部设置钢筋混凝土支撑梁．上部结构与桥台通过锚栓连接，构成四铰框架结构系统，保持系统稳定。

(三)埋置式桥台埋置式桥台又可分为肋板式桥台、桩柱式桥台和框架式桥台。台身埋置于锥形护坡中，大大减小了桥台所受的土压力，桥台的体积也相应减小。但是片石(或混凝土)作表面防护的一种永久性设施，有很多弊端存在，如被洪水冲毁而使台身裸露，因此，桥梁设计前，必须要进行强度和稳定性验算。

四、桥梁下部结构设计

(一)桥梁下部结构型的选用

l、钢筋混凝土薄壁墩台当填土不高，河床窄时．为了．节省造价，不压缩河床，可以用靠河较近墩台身直立的桩基薄壁墩台．桥梁构成整体的结构框架。

2、埋置式桩柱式桥台，这种型式桥台设于岸上台身埋入锥形护坡中，采用该型式桥台，不能过多地压缩桥长．以保证路基的稳定性。

3、墩台的选用首先，减少超静定个数，以减少软基位移对结构的影响，还要适当加大桩距，减少桩根数：其次，桩底接近基岩表面时，承载力接近设计要求；若承载力不够时，可把桩径加大再算，尽可能用摩擦桩代替嵌岩柱桩，从而降低施工的难度。

(二)桥梁下部结构

1、盖梁内力的计算盖梁内力的计算可以按《墩台设计手册》中所采用的计算方式：当荷载对称布置时，可以按杠杆法计算；当荷载偏心布置时，则可以按偏心压力法来计算，这两种布载状况的内力均取大值进行控制设计。但是这种算法没有真正体会规范用意，不是各截面最不利状态的内力计算，仅仅是两种布载状况下的内力计算，因此所算内力存在着不安全因素。正确做法是应该先画出各截面内力影响线，再对应影响线用杠杆法及偏心法进行最不利横向布载，求出各截面内力最大、最小值，然后根据内力包络图进行结构配筋。

2、桥台内力的有关计算除了桥墩内力计算项目外，桥台竖向荷载还要增加土压力、负摩阻力、搭板自重等项；同时，水平荷载要增加土压力，其影响复杂。

(1阚筋混凝土薄壁台土压力计算软土地基上带基桩的薄壁台土压力计算要按深层考虑：

(2)埋置式桥台土压力计算土压力一般是以填土前原地面或冲刷线起算的，要演算土质，再来确定是否考虑地面以下台后深层土对桩水平压力的影响；

(3板对土压力影响设搭板桥台还应考虑搭板作用后活载土压力改变对桥台有利的影响；

(4)地震土压力计算地震土压力随着桥梁等级的提高而加大；计算时不考虑活载作用。

(三)下部结构配筋

1、极限法及容许应力法应用分析由于现行桥规将钢筋混凝土桥原容许应力法的弹性状态设计改按承载极限状态设计，大家对容许应力法有淡漠趋势。而实际上，极限法是在等截面简支梁试验基础上获得的，设计者需注意根据实际情况合理选用，有些方面还必须用容许应力法，还有的范围要受到限制。

2、桩筋及桩长设计注意事项

(1)桩筋设计目前采用极限法进行桩体抗弯筋设计，但是对桩体抗裂还没有明确要求，说法不一，因此，还有待于进一步研讨。对于基桩各截面的配筋，从理论上讲，应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。通常是根据最大弯矩处进行配筋，从桩顶一直伸到最大弯矩一半处下一定锚固长位置，减少一半配筋再一直伸至弯矩为零下一定锚固长位置。采用这种方式．对于摩擦灌注桩。桩体受力及节省工程费用等方面来看都是合理的。首先，节省大量钢筋；其次，减少了底部断桩处理的难度，减少扁担桩发生机率；再次，钢筋笼少，受桩长的变更而变更。

(2)桩长设计桩长计算采用的是容许应力法，最大竖向力应按容许应力法要求计算，不需考虑极限荷载组合系数。

3、桥台配筋注意事项’在老桥桥台破坏最多的城市，破坏主要表现在桩基、台身、台帽、耳墙等开裂，尤其是根部裂缝最多。导致出现这种情况是和一些因素有着密切关系的：

(1)台后顺桥向水平土压力对盖梁的水平弯矩造成了盖梁跨中附近侧面竖向裂缝；

(2)盖梁完工后与混凝土底模分开，以免增加白重；

(3)桥台在土压力、恒载、活载、梁反推力作用下，使盖梁发生扭剪破坏；

(4)桥台前移使有缝桥变成无缝桥，大梁就会对桥台背墙产生巨大推力去平衡台后的土压力，这两个力作用的结果导致了这样的情况。

五、桥梁结构设计的应该注意的一些事项

(一)加强对疲劳损伤的科学研究

桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不仅会引起结构的累积疲劳损伤．同时也会引起结构的振动。桥梁所采用的材料实际也都存在着许多微小的缺陷，因此，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤。出现的裂纹得不到有效控制，还有可能带来更多的隐患。

(二)重视结构的耐久性问题

对结构耐久性的研究主要从材料和统计分析的角度来进行的，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注，在改善桥梁耐久性方面很少有人研究。因此，要努力将结构耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。

(三)积极借鉴国外的经验和成果

国内桥梁设计还存在着很多问题，包括耐久性、使用性能等，要在短期内解决也是比较困难的，因此要借鉴国外的先进技术，以便更好的做好桥梁结构设计工作。

六、结束语

文章通过对桥梁结构设计的一系列分析，可以总结出桥梁设计者要善于结合工程实际分析问题、解决问题，尽量避免主观经验因素对设计的影响，做好桥梁设计的细致工作。