桥梁结构设计十篇

桥梁结构设计篇1

关键词：市政桥梁；结构设计；要点分析

桥梁是道路路线受到江河湖泊、山谷深沟以及其他线路（铁路或公路）等障碍时，为了保持道路的连续性而专门建造的人工构造物。桥梁既要保证桥上的交通运行，也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航或车辆的通行。而市政桥梁主要建造于城市中，主要功能是为交通提供便利，但是市政桥梁除了要保证交通顺畅外，还要与周围的建筑、人文环境相协调。

1.简述桥梁设计结构

对于桥梁的结构设计，我们要求的是动态的结构设计，也就是说桥梁的设计要满足一定的耐久性。在桥梁结构的设计过程中，其设计效果在很大程度上受设计人员主观意识的影响，设计人员的专业素养与工作经验都影响着桥梁的结构设计。但是现在桥梁设计人员大多数只关注桥梁的强度忽略桥梁建成后的耐久性问题，在桥梁建成的初期，检测人员并没有办法了解其耐久性是否合格，但是随着使用时间的延长，一些缺乏耐久性设计的桥梁将会发生质量问题，致使整座桥梁不能再继续正常服务于交通。现阶段我国的市政桥梁设计结构体系并不完善，仍需在以后的发展中进一步完善。市政桥梁的建造首要问题就是桥梁的安全性问题，桥梁的安全使用关河着整座城市的交通与发展，然而在实际的设计工作中，这方面的问题并没有得到设计人员足够重视，以此同时桥梁的现场施工也存在着影响桥梁安全发挥其功能的因素存在。所以在市政桥梁的结构设计中，设计人员应该选择一个科学合理的设计方案，同时根据相关的建设法规进行相关设计系数的计算，比如桥梁的设计荷载等问题的研究。

2.现存问题及相应对策

2.1设计上的漏洞。伸缩缝的设计在市政桥梁结构设计中占有重要的位置，在实际设计中，大多数设计人员会将伸缩缝设计为普通的橡胶支座，但是这种设计会极大地影响整座桥梁的正常发挥，因为由于普通的橡胶支座极易受外力产生变形，致使桥梁结构发生变化，偏离原来的设计，相应的影响有关设计值，甚至使桥梁不再满足设计要求。所以在桥梁的设计过程中，可以将普通的橡胶支座改为可以活动的橡胶支座。桥梁设计上存在的另一个问题就是设计人员在设计初期常常不考虑超载的情况，一般情况下设计人员只是按照标准的桥面承载力进行设计，但是近年来超载现象不断发生，设计人员也必须将这种特殊情况考虑到设计当中来，否则将使整座桥梁面对无力承载的安全隐患。所以在以后的工作中不仅要求相关的道路桥梁管理部门严格规范安全道路形式规则，严查超载，还要求桥梁设计人员在进行有关设计时能够全面考虑。另外在桥梁的施工过程中，常常会出现空心梁数量不够的情况，这就要求相关部门做好施工前的校验工作，为市政桥梁的顺利落成打下基础。2.2设计结构缺乏耐久性。在现阶段的市政桥梁结构的设计中常常忽略的问题就是桥梁的耐久性问题。正如大家所见，桥梁建成后终日暴露在空气中，经受风吹日晒。与此同时，桥梁结构还要承受来自上部的压力，甚至是地震灾害的影响，那么长期下来，桥梁极易受自然的损害，最后影响整座桥梁的正常使用，产生不必要的经济损失。在现实生活中，我们有时候会听到桥梁倒塌事件的发生，一般情况下，这种事故产生的原因就是桥梁结构耐久性差，这种事件的发生使人们不断开始重视桥梁结构的耐久性设计，特别是桥梁结构中的一些细节设计，细节组成整体，所以设计必须从小处着手，加强整个桥梁设计结构的耐久性。现在对桥梁结构设计的研究也正在朝着定量分析的方向发展，将会进一步保证桥梁结构设计的科学性。

3.市政桥梁结构设计中应关注的问题

3.1防洪水位及人行桥栏杆。桥梁是道路路线受到江河湖泊、山谷深沟以及其他线路（铁路或公路）等障碍时，为了保持道路的连续性而专门建造的人工构造物。因此在进行桥梁的结构设计时要查阅相关资料，确定合理科学的防洪水位，以保证桥梁作用的发挥。设计人行桥栏杆时，为了保证行人的安全，须做好相应的抗水平外力的计算，栏杆重量也应控制在合理范围之内，最好设计成竖条，减少风力的破坏。栏杆建成后要树立醒目的禁止攀爬标语，保证行人及机动车辆的安全行驶。当然在实际的设计工作中，设计人员也要根据桥梁的具置及特性制定特定的设计方案。3.2交通量及特殊荷载。市政桥梁的存在其主要的功能就是疏导交通，所以在市政桥梁的设计过程中，要根据该城市的交通状况，桥梁所处的地理位置，预测合理的桥梁宽度及其结构。尤其是对于互通式立交桥的设计，更要考虑交通的流畅性，还有车辆的出行便利性及桥梁设计车速的确定，最大限度减缓交通阻塞压力。另外近些年来，货车超载问题不断出现，给桥梁的承载能力又一巨大的挑战，因为在一般的桥梁设计中并没有考虑这些不因此范的行车行为，一旦超载问题出现，桥梁将在超负荷情况下作业，严重威胁着桥梁的正常使用年限。因此，在桥梁设计结构中要考虑这些不规范的行车行为对桥梁产生的额影响，并在设计中有针对性的设置相应改善措施。

4.结语

市政桥梁结构的设计关乎着整座桥梁的正常发挥，也影响着整座城市的交通状态，在以后的设计工作中，设计人员要更加重视设计的细节，从小处着手，综合考虑影响桥梁质量、安全的各类因素，在设计中加以体现。现阶段我国的市政桥梁结构设计体系并不完善，须在以后的发展中逐步改善，为市政桥梁的建设提供保障。与此同时，设计人员也应该树立不断创新的设计理念，设计风格、质量要符合现代化的发展需要。

作者:谢函霖 单位:华北理工大学建筑工程学院

参考文献

桥梁结构设计篇2

就目前的发展来看，我国的桥梁结构设计的倾向如下：比较注重强度而忽视耐久性；重视强度极限而忽视使用极限；重视结构的建设而忽视结构的维护，这样的设计倾向直接导致了桥梁工程事故的不断发生，不利于和谐社会的发展。我国的桥梁设计理论和结构构造体系还有诸多需要完善的地方，在桥梁设计过程中，尤其在桥梁施工和使用期安全性上改进的空间还是比较大的。在结构设计中首先要选择科学合理、经济的方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，还要运用规范的安全系数或可靠性指标给结构的安全性以最大的保障。

2我国现代桥梁结构设计的注意事项

2.1对于结构的耐久性问题要重视

在我国的桥梁建设过程中，很多时候都缺少建设前期所需要准备、视察及考证等工作，这是一大问题。周围的环境会在很大程度上影响到桥梁的建设和使用，不仅包括由于车辆超载而出现的疲劳情况，还包括桥梁结构本身的老化和损伤。我国从上世纪九十年代有些研究者就针对桥梁结构的耐久性进行了研究，但多集中在桥梁的材料及统计等方面，而对桥梁结构及设计的研究却是忽视的，还缺少以设计及施工人员为出发点改善桥梁的耐久性。设计人员所关注结构的计算方法比较多，而容易忽视总体构造的设计和一些细节处的把握。结构耐久性的设计应该有别于其他普通的结构设计，就现阶段而言，我国桥梁结构的耐久性研究应转变为定量分析而不是传统的定性分析。诸多研究实践表明一座桥梁是否能够安全使用，结构的耐久性发挥了很大的作用，经济性也包含在其中。

2.2充分重视桥梁的超载问题

超载会造成桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，严重的情况下还可能引发结构破坏事故。桥梁的超载不仅会引发疲劳问题，还可能造成桥梁内部损伤难以及时恢复，进而使得桥梁在正常荷载下的工作状态产生一定的变化，将威胁到桥梁的安全性和耐久性。所以设计人员应加强分析超载所带来的严重后果，最大限度的加强桥梁的稳定性。

2.3重视对疲劳损伤的研究

动荷载是桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载的主要方面，其会在结构内产生循环变化的应力，除了会引起结构的振动外，结构的累积疲劳损伤也是不可忽视的方面。在桥梁建设中所使用的材料实际上均匀性和连续性都不是很理想，诸多微小的缺陷夹杂其中，在循环荷载作用下，它们会不断发展、合并进而形成损伤，最终形成宏观裂纹。一旦宏观裂纹没有得到很好地控制，就会产生材料、结构的脆性断裂。疲劳损伤在初始阶段被察觉的可能性比较小，所产生的严重后果却是毁灭性的。所以应该加强疲劳损伤的研究工作。

2.4积极借鉴国外的经验和成果

我国桥梁设计中存在结构使用性能差、耐久性和安全性差等诸多问题，这和现阶段我国的施工质量和管理水平不高是分不开的，但问题已然存在，并且在短时间无法得到有效解决，设计人员对此问题要有一个清醒的认识，在设计时对上述问题充分考虑到，运用恰当的设计方法、恰当的安全系数使桥梁的使用性能达到要求的标准，这才是设计的关键。尤其是桥梁的耐久性和安全性问题与结构体系、使用材料选择不合理、结构细节处理不当有着千丝万缕的联系。针对我国设计中存在的问题应积极借鉴国外的有益经验，PBD就是其中之一。PBD即为性能设计，涵盖了结构设计的众多方面，如变形、裂缝、振动、耐久性等。PBD研究不仅保证了桥梁结构在使用中的安全性，还具有很多优良的使用性能，这其中包括寿命和耐久性、耐疲劳性、美观等。对此，我国应该积极借鉴其优良方面的性能，并结合我国桥梁设计的实际和使用过程中的具体情况来最终寻找适合我国的设计。

3对我国现代桥梁结构设计的建议

总而言之，我们在对桥梁结构的耐久性、疲劳损伤以及桥梁超载问题进行必要研究的同时，还可以把研究面放得更宽一些，诸如结构系统的可靠度、模糊随机可靠度等，这样做的目的都是为了加强桥梁结构设计的使用性、安全性及耐久性。下面就选择几个方面就行分析，希望为研究人士提供参考。

3.1结构系统的可靠度分析

结构系统可靠度分析其实不是一项容易的研究课题，具有一定的复杂性，近年来不少研究者对其从不同方面进行了研究，并且取得了一定的研究成果。例如利用系统系数，主要针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同，计算系统可靠度并进行结构设计的方法；利用蒙特卡洛法应用重要抽样技术最终将结构系统的可靠度计算出来。另外还有研究者对系统可靠度界限进行深入的研究。总而言之，在进行系统可靠度的研究上难度系数比较大，内容也包罗万象。在研究上还是有一定的上升空间的。

3.2在役结构的可靠性评估与维修决策问题

对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科，它既包括结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等比较基础的理论，还离不开施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等方面的内容。值得注意的一个方面是对于在役结构的可靠性评估的研究，经典的结构可靠性理论也可在此过程中得到更为广泛、更有深度的进步和发展。

3.3模糊随机可靠度的研究

模糊随机可靠度理论研究作为工程结构广义可靠度理论研究的重要内容，在不断健全的模糊数学理论与方法的推动下，会得到不断的完善和发展。

4结束语

桥梁结构设计篇3

【关键词】公路桥梁结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

交通事业迅猛发展，公路建设进入黄金时代，随着公路总里程的增加，公路建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展，地形条件也逐渐由平原微丘向山岭重丘发展，设计施工的难度越来越大，对公路设计的技术、环保、安全等方面的要求也越来越高。本文笔者探讨了山区公路桥梁设计。

一、上部结构设计要点

山区公路，桥梁所占的比重较大，但一般情况下，特殊的大跨径桥梁相比较是少数。因此，对于数量众多的常见跨径桥梁，其设计原则就是尽量采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。常用的大、中桥标准跨径有16m、20m、 25m、30m、35m、40m、50m，常用的中、小桥标准跨径有6m、8m、10m、13m、16m。横断面型式主要有空心板、预制T梁、预制小箱梁等.一般情况，对于跨径小于30m的桥梁空心板、预制T梁、预制小箱梁等结构形式均可以采用，对于跨径35m、40m、50m的桥梁，根据梁的受力特点，更宜采用T梁或者小箱梁。从造价上讲，20m跨径以下，用空心板截面的桥梁造价相对经济些，且空心板的建筑高度最低，对于较小跨径且桥梁净空不高时，空心板截面最适宜.从受力上讲，对于较大跨径40m、50m的桥梁，用T梁截面则更好。小箱梁无论从造价、施工简便性还是受力等各方面看，可以说是介于空心板和T梁之间的一种截面。因此，对于跨径25m-35m的截面，常采用的是小箱梁的结构形式。当然，也不排除因一些地区由于T梁施工技术的成熟性也常采用T梁截面。

二、下部结构设计要点

下部构造设计主要指桥梁墩台的设计.对于常见高度的桥墩，即墩高小于40m的桥墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圆柱和方柱。圆柱施工时外观质量易控制，且与桩基衔接方便，平原地区使用较多。但从美观角度来说，方柱棱角分明，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性，较美观。从受力上看，截面积相等的圆柱和方柱，方柱的抗弯刚度要大于圆柱，受力优于圆柱，当体系为连续刚构时，方柱可以方便的调节两个方向的尺度来调整墩柱的刚度，从而达到调整墩柱受力的目的。从施工角度说，圆柱施工更简单，方柱与桩基衔接一般需增设桩帽，增加了工程量，而且对于山区地形横坡较陡，增设桩帽会增加挖方工程量，易引起边坡失稳。Y型墩施工较复杂，在墩高较矮时，从工程造价上考虑不经济。但Y型墩相当于独柱双肢，在墩高较高时，Y型墩只需一套模板，在山区地面横坡差异较大时，或地面情况受限无法采用双柱桥墩时，Y型墩则显示其优点。若地面横坡差异大，修建双柱墩则会形成“高低腿”，同一桥墩，两个墩柱受力差异较大，Y型墩则不出现此问题，同时，横坡差异大时，双柱墩的两套模板搭设费工费料，且对边坡稳定影响较大，Y型墩为独柱，不存在此问题。在墩高较高时，从造价上讲，Y型墩占有优势。因此，对于常见墩高，设计中采用哪种墩柱形式应根据具体地形、上部结构形式、墩高等综合考虑。

山区高速公路桥台一般采用重力式U型台、肋式台、柱式台。根据《墩台与基础》规定，U台控制的填土范围一般为4-10m，所以U台高度最好控制在10米之内。山区桥梁U台一个显著特征就是横向、纵向横坡陡，为了适应地形，减少开挖，节约圬工方量，U台设计时必须合理分台阶。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填土较高时不宜使用，一般台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在150m以内。埋置式肋式台适用范围广一些，但也不宜太高，不宜超过12m。山区高速公路纵向地形陡峭，往往不能设置锥坡，这时采用柱式台或肋式台就会受到较大限制。当地质条件较差时，往往会出现U台下设置桩基的情况。

三、基础设计要点

在桥梁结构设计过程中，做好了上部结构设计、下部墩台设计之后，再下来的设计重点就是基础设计。任何结构物的基础都是与相应的地基相接触，因而设计人员在做基础设计时必须掌握各种桥梁基础结构方面的知识以及相关的工程地质方面的知识。山区桥梁，正是由于其工程地质方面的复杂多样性，导致了桥梁基础设计具有了相当的难度，再加上山区工程地质当中往往会遇到岩溶、滑坡、冻土、黄土等各种不良地质条件，就更加增添了基础设计的复杂性。工程设计人员在做工程设计时，应尽可能的做到环保优先，最大限度的减少对自然环境的扰动，在做基础设计时就更应精心设计，因地制宜的选择最适宜的基础结构型式。

1.基础工程的分类

基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。将埋置深度较前(一般小于5米)，且施工简单的基础称为浅基础；由于淡层土质不良，需将基础置于较深的良好土层上，且施工较复杂的基础称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础，在设计和施工中需要作为深基础考虑。公路桥梁及其人工构造物首先考虑用天然地基上的浅基础。当需要设置深基础时常采用桩基础或沉井基础，我国公路桥梁现今最常用的深基础是桩基础。

2.山区桥梁基础工程的常见形式

对于山区公路桥梁，墩台基础形式主要有两类：钻(挖)孔桩基础(嵌岩桩或摩擦桩)和明挖扩大基础。在做设计时，应根据具体地基条件来选择基础形式。一般来说，对于地质条件较好的桥位处，指岩层或地基持力层埋藏位置较浅，一般不大于5米，且基岩稳定，山体平缓，基础边缘距坡面有一定安全距离的情况下，我们首先选择明挖扩大基础。小型构造物，如涵洞、通道，一般也考虑设计为浅基础，若地基持力层达不到承载力要求可考虑采用换填或夯实等方法对地基先进行处理。对于荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深时，可考虑采用桩基础。桩基础的设计核心是在满足单桩承载力的前提下，以摩擦桩桩长作为控制指标；嵌岩桩一般取用双控指标：嵌岩深度和基岩强度。目前规范对嵌岩深度无明确要求，设计中一般取用2.5倍桩径。同时，对山区常见的陡坡位置，需按岩面陡坡的安全距离计算有效嵌岩深度，不小于3倍桩径。山区桥梁地质、地形条件复杂，在基础型式选用设计中应慎重考虑。

结束语

总之，我们作为设计者，应不断的丰畜桥梁建设理论和实践知识，对桥粱方案进行探入细致的研究分析，确定合理的桥梁设计方案以满足不断加速的山区公路建设和发展的需要。

【参考文献】

【1】王常青.山区高速公路桥型选择[J].交通标准化，2005.(5):20一21.

桥梁结构设计篇4

海沽道规划为城市主干路，规划道路红线宽50m。本次工程范围为外环南路～东文南路，总长度约10．3km。沿线需跨越现状河道4处，新建4座桥梁跨越，分别为外环河中桥、洪泥河中桥、幸福河中桥、卫津河中桥。由于规划地铁1号线线位与海沽道主线重合，受地铁盾构影响的有洪泥河中桥、幸福河中桥、卫津河中桥3座桥梁。因此桥梁下部结构设计中应充分考虑与轨道交通1号线之间的相对关系，满足地铁盾构施工过程中要求的最小安全距离；同时对桥梁桩基采取有效的防护措施，在施工过程中进行必要的施工监测，以保障本工程的安全实施和使用。本文以洪泥河中桥为例，介绍海沽道工程受地铁盾构影响下桥梁下部结构设计及防护措施。

2水文地质情况

洪泥河全长25．8km，设计流量50m3／s，为区管二级河道，六级航道，性质为排水，规划上河口宽度为50m、下河口宽度为25m。现状洪泥河上河口宽度为45m、下河口宽度为25m、两侧放坡各10m；堤岸为土质边坡，边坡系数为1∶2．5。河底高程为－2．7m，堤顶标高为3．2～3．6m，洪泥河常水位为1．4m，洪水位为2．5m。根据区域地质资料和勘察，本工程所在场地为第四系全新统（Q4）海相、陆相及海陆交互沉积地层。从上而下地层呈层状分布，按成因分为8层，按力学性质可进一步分成15个亚层。该区域主要由杂填土、素填土、粘土、淤泥质土、粉质粘土、粉土组成，各层土水平方向上总体分布稳定，从上而下土质渐好。本工程特殊性岩土主要为人工填土及淤泥质土，填土土质松散，淤泥质土土质软对桥梁桩基施工有一定影响。

3地铁与海沽道线位相对位置关系及安全要求

3．1位置关系

海沽道道路红线宽50m，线位与洪泥河河道斜交，角度为17°。1号线地铁线位分为左右双线，在洪泥河处线位间距为14．8m，每条线位地铁盾构区间宽为6．2m，地铁盾构区间净距为8．6m，地铁盾构顶埋深标高为－9～－15m之间。洪泥河中桥处地铁与海沽道平面位置关系详见图1。

3．2地铁盾构安全距离要求

地铁1号线盾构隧道与跨河桥梁桩基相距较近，二者之间安全间距要求以及附近土层是否需要加固与施工工序有很大关系。为了尽量减小本工程拟建桥梁与地铁1号线之间的相互影响确保工程实施的可行性，经与地铁1号线设计单位多次沟通，由地铁1号线设计单位对地铁盾构施工与桥梁桩基施工之间的安全距离提出具体要求。

（1）桩基先于盾构隧道施工（方案Ⅰ）：①在此工况下，桥梁桩基础外边缘距离盾构结构外边缘的距离不得小于1．5m，隧道穿越时，周边土体不需要加固；但桩基设计应考虑桩侧摩阻局部损失。②为了保证桥梁桩基达到其设计强度，桥梁承台及桩基施工完成至盾构侧穿桩基的时间间隔应至少保证1个月。

（2）盾构隧道先于桩基施工（方案Ⅱ）。当盾构区间先行推进，桩基后施工，此种工况对区间隧道影响较大，桥梁桩基外边缘至盾构结构外边缘的最小距离不得小于4m，且周边土体需要加固。方案Ⅰ对本工程桩基影响最小；方案Ⅱ对本工程桩基影响非常大，由于安全距离要求大，周边土体需要加固，直接导致桥梁工程桩基不能实施。由于地铁规划1号线线位与海沽道线位已定，不能调整。最终经各方面沟通协调确定桥梁工程按先于地铁盾构施工进行设计和施工，即满足方案Ⅰ中的要求即可。

4桥梁下部结构设计

4．1桥梁下部结构设计方案的确定

洪泥河中桥桥梁中心桩号为K2＋946．274，位于直线上，斜交角度为17°，采用分离式双幅桥，左幅桥宽为25．5m，右幅桥宽为23．5m，跨径为3×25m，梁高1．40m，结构形式采用预应力混凝土简支变连续小箱梁结构。桥梁下部结构的设计为了尽量减少对河道的影响，减少阻水效果，通常采用排架墩。由于地铁盾构的影响，与桩位有冲突，此桥不能采用排架墩，需特殊设计。经设计计算，采用较大跨径盖梁，盖梁下设双柱墩，墩底设承台及桩基，桩基之间预留地铁盾构空间，可以确保与地铁盾构之间安全距离大于1．5m的要求，以此保证后期地铁施工的安全性。地铁盾构间距内桩基1．5m，地铁盾构外侧桩基1．2m，立柱采用1．8m的圆柱墩，以减少河流阻力。由于桥位与河道斜交角度较大为17°，立柱间距较大为19．425m／cos17°＝20．313m，导致盖梁截面较大，盖梁梁高2．5m，顺桥向宽度为2．0m，普通的钢筋混凝土结构已经不能满足计算要求，需要采用预应力混凝土结构进行设计。

4．2桥梁下部结构设计的特殊性及处理方法

由于地铁盾构的影响，通过下部结构特殊设计，可满足桩基边缘距盾构边缘距离大于1．5m安全距离的要求；但地铁盾构施工过程中对周围土体产生扰动，引起土体水平位移和竖向位移以及桩基受力及变形发生变化，仍有可能对桥梁桩基造成影响，因此设计及施工中采取以下措施：

（1）设计中不考虑盾构施工影响区域内土的桩侧正摩阻力，对桩长进行加长设计。

（2）设计中在位于地铁上下行之间的桥梁桩基盾构施工影响区域以上采用钢护筒进行防护，该钢护筒不拔出，作为永久性结构使用。

（3）根据地质报告本场地埋深约10．00m以上主要为欠固结软土，软土在自重及其它外荷载作用下将产生固结沉降，对桩侧产生负摩阻力。设计中在验算桩基承载力时，要充分考虑桩侧负摩阻力的影响。

（4）场地分布人工填土及淤泥质软土，填土土质松散，淤泥质土土质软，钻孔灌注桩桩身穿越填土及淤泥质软土时，须注意孔壁坍塌及缩颈现象，可采取埋设护筒、合理调配泥浆比重等措施。

（5）钻孔灌注桩桩身穿越厚层粉土、粉砂时，因钻进速度慢，钻孔施工时间长，易产生塌孔、桩身夹泥等不良现象，施工时应采取调节泥浆比重、成孔后加强清孔等措施防止塌孔、桩身夹泥等不良现象发生，确保成桩质量。

（6）在施工过程中，尚应进行必要的施工监测。检查施工引起的地表沉降是否超过允许范围，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据，对桥梁的沉降及倾斜变形应进行相应的实时的监测。一旦发现实测位移超过警戒值应立即对桩周土体进行注浆加固。

（7）盾构施工至少应在桩基施工完成一个月后进行，桩基施工结束后，应对桩身完整性进行检测，在盾构顶进结束后，应重新对地铁上下行之间的桩基完整性进行检测，在检测结果满足规范要求后，方可施工承台。

5盾构施工注意事项

（1）合理安排盾构推进顺序。盾构施工至少应在桩基施工完成一个月后进行，先掘进左线，后掘进右线，为了减少对土的扰动，左右线盾构始发时间间隔为一个月。

（2）桥区段穿越前做好准备工作。在盾构到达桥区段30m界限前，检查刀具磨损量，有磨损立即更换滚刀；确保管片防水和拼装质量；选用质量优良的盾尾油脂。

（3）合理安排施工工序，安排专人负责掘进出土与管片拼装等主要工序，尽量缩短测量、管片、渣土车等待时间，提高运输效率，维持作业面连续施工，加快管片拼装作业，减少对周边土体的影响。

（4）控制施工进度，严格控制盾构纠偏量，稳步前进。增加刀盘转速，降低盾构推进速度，控制油缸推进力，减小盾构推进过程中对周边土体的剪切挤压作用，及时有效的纠正推进偏差。

（5）同步注浆。严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时填充建筑空隙，减少施工过程中的土体变形，同步注浆量增加到建筑空隙的200％～250％左右。

（6）二次注浆。为减少同步注浆液早期强度低、隧道受侧向分力影响大、效果不佳等问题，在管片出盾尾5环后，需要进行二次注浆。浆液为瞬凝性好、具有较高的早期强度的双液浆。注浆量根据变形监测情况确定。

（7）根据施工进程和监测结果，及时调整同步注浆和二次注浆的配合比。

6结束语

桥梁结构设计篇5

关键词：梁式桥梁 移动荷载 冲击系数

前言

梁式结构设计中，通常采用冲击系数来衡量移动荷载对梁式桥梁的冲击效应，其是反映结构动力效应的重要指标。结构在移动荷载作用下的荷载效应比相同静载作用时要大，因而冲击效应对结构受力不利，可能会使结构受到损伤，从而影响结构性能。为确保桥梁结构的安全营运，在公路桥梁设计规范中，将移动荷载的总效应按相同静载效应乘以冲击增大效应加以量化，从而提高结构承载力储备。

我国公路桥涵设计85规范（JTJ 021-85）将定冲击系数定定义为一仅与桥梁跨径定线性相关的变量，按公式（1）采用区段线性插值计算得到；

（1）

现行公路桥涵设计04规范（JTJ D62-2004）基于85规范的对冲击系数的计算方法进行了调整，以主体结构的基频为单一参数进行区段对数计算得到，如公式（2）。

（2）

基于跨径或结构基频计算桥梁的动力冲击系数简化了结构分析过程，在设计中到底哪一种更趋于安全。本文根据动力试验结果分析了实测车辆冲击系数与理论值有的偏差，并对现行规范按基频进行设计进行了验证。

结构试验中，最大动挠度与最大静挠度之比称为动力系数(δ)，冲击系数的定 义为：

相同荷载作用下，最大动挠度相对最大静挠度的增量，反映动荷载对结构的动力增大效应，与结构体系、跨径、车辆特性、车速、 桥面平整度有关，是一项综合性指标。试验方法：在桥面无障碍情况下，以载重车匀速通过桥梁，使结构产生受迫振动，测定动挠度指标计算来冲击系数。改变车速，测定各种车速不冲击系数以及冲击系数随车速的变化规律。

一、冲击系数测定试验

某跨径为20米预应力混凝土简支梁桥，共3跨，均处于竖曲线和平曲线上。侨领设计荷载为汽-84和挂-120，桥面净宽为0.5m +17m车行道+0.5m。其平面布置图如下所示。冲击系数测定采用跑车试验，车辆参数表1，跑车速度及方向见表2.。在第二跨跨中截面布置动挠度计。结构自振频率采用跑车和跳车测定。

表1 加载车辆参数

编号 车型 前轴重(t) 中-后/后轴重(t) 总重(t) 前-中（后）轴距（m） 中-后轴距（m） 轮距（m）

1# 三轴车 10.2 41.50 51.7 3.85 1.35 1.80

表2 加载车辆参数

工况编号 工况内容 备 注

1 15km/h跑车 沿纵坡方向

2 20km/h跑车 沿纵坡方向

3 30km/h跑车 沿纵坡方向

二、冲击系数分析

采用跳车激励使桥梁产生按指数规律衰减的自由振动，用高灵敏加速度计拾取结构自振信号并由采集分析系统记录，通过分析计算得到主梁结构的自振频率；另外，通过对跑车余振信号分析处理，识别结构的自振频率。试验桥跨主梁动力特性实测结果见表3。

表3 试验桥跨主梁一阶自振频率检测结果

试验桥跨 跳车自振频谱分析 跑车余振频谱分析 实测均值 计算值 f实测／f计算

中跨 7.94 8.18 8.06 6.95 1.16

跑车试验冲击系数测定图2所示，试验结果见表4。

表4 冲击系数计算

车 速 μ值 μ值 μ均值 04规范计算取值 04规范实测取值 85规范取值

15km/h跑车 0.25 0.27 0.26 μ＝0.33 μ＝0.35 μ＝0.29

20km/h跑车 0.08 0.10 0.09

30km/h跑车 0.06 0.08 0.07

三、结论

1、85规范冲击系数取值小于04规范取值，表明新规范的冲击系数取值相对安全。

2、实测冲击系数与现行规范取值表明现行计算方法相对安全，结构储备能力足够

3、冲击系数随着车速发生变化，应重点观察峰值车速，实际设计中要考虑车速的影响。

参考文献：

[1] 胡大琳.桥涵工程试验桥测技术[M].北京：人民交通出版社，1985.

[2] 宁京.桥梁动力学特性测试方法研究[D].西安：长安大学硕士学位论文，2005.

桥梁结构设计篇6

关键词：盐结晶环境；桥梁；耐久性设计

Abstract: Due to its unique geographical characteristics and causes, a wide-ranged, great-depth and components-complex salt crystals or re-saline soil environments are formed in Cha-Erhan Salt Lake region. Its rich Cl-, SO42-, K+, and Mg2+ changes the engineering properties of soil, resulting some disease, such as thaw settlement and consolidation, salt heaving, and corrosion of concrete structures, as a result, the development of bridge construction has seriously hampered in the area. A bridge design method is introduced in the angle of structure and durability, by a concrete example, as a reference for some similar bridges.

Keywords: salt crystals environments, bridge, durability design

中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1 前言

察尔汗盐湖地区的桥梁结构设计最关键的内容是耐久性设计，而混凝土耐久性是在腐蚀冻融等多种因素共同作用下的复杂问题。地下水位浅、矿化度高的盐渍土和卤水盐湖区域，盐水盐土对混凝土具有强烈的腐蚀作用。按照对1965年新建蔫嗜公路桥涵桩柱和铁道部察尔汗盐湖盐渍土地公路运营7年后展开的腐蚀数据显示，地面0.5m和地下1.5m范围内，常常有结构物被结晶性、分解性和复合性的化学作用侵蚀。文献1~3等对Cl-、SO42-、K+和Mg2+等离子的腐蚀机理做了相应研究。与此同时，结构物还要受到冻融循环、干湿交替这样的物理作用破坏。因此桥梁必须采取合理的结构形式和防护措施，以减少离子对混凝土和钢筋的腐蚀，确保桥梁的安全性和稳定性。

2 工程实例

2.1 桥梁简况

桥梁位于格尔木市以北约36km，，桥梁全长452.48m，跨径组合为(2×25+2×25+3×26+42+3×25+3×25+3×25)m，宽度10m。本桥需跨越现国道215线和青藏铁路，天然气管道等多处构造物，为该地区第一座同类大型桥梁。跨越青藏铁路时上部42m跨采用装配式预应力混凝土简支T梁， 25、26m各跨采用结构简支、桥面连续的的结构方案。桥梁下部采用柱式墩、肋式台，桩基础。

图1部分联跨总体布置图

2.2设计基本资料及技术标准

设计荷载：公路 -Ⅰ级

桥面宽度： 0.5m护栏+9m行车道+0.5 m护栏=10m；

地震动峰值加速度：0.1g

气象：桥址区属温凉干燥的高原大陆性气候。昼夜温度变化剧烈，最大日温差30.6℃，极端最低气温-33.6℃，极端最高气温35.5℃。

水文：场地地表水及地下水水质为卤水，对混凝土和钢结构具强腐蚀性。

表1地下水对混凝土的腐蚀性评价表

地质：桥址地基土多为盐渍土，氯盐、亚氯盐，过盐渍土。各岩土层工程地质基本特征由上至下为粉土、淤泥质粉土、粉砂。

环境类别：根据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T BO7-01-2006）和《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004)，本桥所处的环境应为V3 盐结晶环境，环境作用等级应为F级。

2.3. 桥梁总体设计

由于本桥先后跨越老G215线（二级路）、青藏铁路，受铁路安全距离及净空要求的限制，跨越青藏铁路处需要跨径为42m，其余跨径采用25或26m跨径即可避开旧路、光缆、天然气等设施。考虑吊装重量、电气化铁路的电网及上跨桥梁安全的因素，跨越青藏铁路的上部42m跨采用装配式预应力混凝土简支T梁，25、26m各跨考虑桥址处于强、过腐蚀环境，为减少因支座沉降对结构安全的影响，便于后期养护，此部分上部按结构简支、桥面连续的形式设计。下部结构采用柱式墩、肋式台，“大直径袋装混凝土灌注桩”基础。考虑到目前国内尚无40米以上同类桩基施工经验，桥梁墩台形式受桩长限制，采用承台接群桩的结构形式，桩长35~40米。

2.4. 桥梁耐久性设计及措施

根据察尔汗盐湖卤水及盐渍土的化学成分、气候特点、腐蚀特点及构造物所处的腐蚀环境，提出本桥耐久性设计的总体思路，即采用低渗透高性能混凝土、增加混凝土保护层，同时针对不同的结构部位采用相应的附加防腐蚀措施，如掺加钢筋阻锈剂、防腐涂层，采用透水模板、钢护筒、袋装混凝土等。

2.4.1低渗透高性能混凝土

根据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07-01-2006）的规定，本桥上、下部结构材料均采用C50低渗透高性能混凝土。

2.4.2增加混凝土保护层

参照《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01-2006)并结合本桥实际情况，制定本桥各主要构件受力主筋的净保护层厚度。

表2各构件保护层厚度

2.4.3其他防腐措施

根据本桥所处环境的腐蚀情况及结构物的自身特点，设计中对结构物的重点部位区域采取了必要的附加防腐蚀措施。

1、上部结构

（1）预制箱梁、T梁的附加防腐措施采用在混凝土内参加复合氨基醇类的钢筋阻锈剂；

（2）箱梁、T梁预制完成后，在其底面、侧面涂渗透性防水层；

（3）预制箱梁、T梁、湿接缝、横隔梁、调平层混凝土内掺入聚丙烯纤维、复合氨基醇类的钢筋阻锈剂。

（4）对箱梁桥面连续处（桥墩中心线两侧各2m的范围）表面进行硅烷浸渍。要求浸渍深度不小于2mm，用自然扩散法测定混凝土的自由氯离子扩散系数降低50％以上。

（5）预应力管道采用塑料波纹管，真空压浆工艺。

2、盖梁、耳背墙

（1）采用透水模板增加构件混凝土表面密实度，同时在凝土内掺入聚丙烯纤维、复合氨基醇类的钢筋阻锈剂；

（2）桥台盖梁、耳墙内侧及背墙采用涂抹沥青，桥墩盖梁采用涂渗透性防水层；

3、墩柱、台身

（1）采用透水模板增加构件混凝土表面密实度，同时在混凝土内掺入聚丙烯纤维、复合氨基醇类的钢筋阻锈剂；

（2）在墩底设置1.5m长钢护筒，钢护筒厚度15mm，钢护筒合理选择Cl-腐蚀的耐腐蚀特种钢材；并在外表面涂装环氧富锌底漆（80μm)＋环氧云铁厚浆中间漆（260μm)＋丙烯酸聚氨酯（90μm）面漆。

（3）台身（肋板）采用涂沥青，墩身（墩柱）钢护筒以外的部分采用涂渗透性防水层。

（4）墩身底部堆放袋装非盐渍土，减少空气中的盐分对敏感区域的侵蚀。

图2墩柱防腐构造图图3卤水环境照片

3、承台

（1）采用透水模板增加构件混凝土表面密实度，同时在混凝土内掺入聚丙烯纤维、复合氨基醇类的钢筋阻锈剂；

（2）浇注承台时在底面铺设一层PE土工膜，承台浇注完成后在其表面涂抹沥青，然后将PE土工膜卷起将承台包裹密封。

4、“大直径袋装混凝土灌注桩”（BCPS法）施工工艺

大直径袋装混凝土灌注桩技术(简称BCPS法)是受工业及民用建筑地基处理的启发，根据察尔汗盐湖地区地质特点研制而成的桥涵桩基础防腐蚀新技术。此类施工工艺所采用的防腐袋防渗功能强、耐磨损，将基桩混凝土与盐渍土卤水地基完全隔离，极大改善了基桩混凝土的存在环境。施工时需要在基桩外包裹防腐袋，相对于常规地区的基桩施工，增加了下沉防腐袋和注排浆工序,施工工艺稍复杂。尤其是由于长桩内袋内注浆过程中活塞效应的影响，施工难度相对较大。本项目根据目前已有的施工经验，确定最大桩长为40m。

3 结论

盐渍土尤其是盐结晶状态下的重盐渍土，其独特的工程特性，严重制约了该地区桥梁结构的建设发展。桥梁结构设计必须针对其腐蚀机理，采取合理的防护措施。本桥所采用的综合防腐措施，有效解决了盐渍土对混凝土和钢筋的腐蚀问题，保证了结构物的耐久性，可以给其他类似桥梁提高参考。限于施工工艺的限制， BCPS法仍缺乏在较长桩基中的实际经验，随着类似工程的增多，有望在更大跨径的桥梁中获得应用。

参考文献

[1] 周刚，李少荣等. 盐渍土地区混凝土腐蚀状况调查分析.建筑科学与工程学报, 2011年12月:

桥梁结构设计篇7

关键词：桥梁结构；设计；问题

中图分类号：K928文献标识码： A

引言

桥梁结构设计的基本要求是要保证安全性、适用性以及经济性，不仅要求设计者要具备丰富的理论知识，还要具一定的工程经验，如果有经验上的偏差就会严重影响设计的准确性。桥梁结构设计要坚持因地制宜的基本原则，要充分结合建设单位公布的桥梁设计方案，积极学习国外的先进技术，引进一些新设备、新材料，严格依照施工设计的总则、荷载以及每种材料技术条件要求等施工设计标准，采取适当的设计方法，能最大限度地规避主管因素对桥梁结构设计造成的影响。

一、桥梁工程结构设计的状况

自改革开放之后，我国的经济建设一直在紧锣密鼓地进行着，各项工程建设也是百花齐放、不断涌现，其中，桥梁工程建设也得到了飞速的发展，作为维系、连接与输送城乡交通的主要建筑设施，其工程的安全质量的重要性不言而喻，虽然无论哪个行业的工程建设都在严格把控质量、安全大关，然而依然不断出现严重的安全事故，为了保证其正常的使用年限，必须从桥梁结构设计开始就考虑其耐久性因素，而目前在桥梁结构的设计当中，很多设计人员形成了错误的设计观念，比较偏向于对桥梁强度极限的控制，只是保证其达到良好的强度要求，却忽略了更为重要的耐久性因素，没有对使用极限状态记忆控制把握，重建造轻维护，同时缺乏有效的结构耐久性规定和要求来作为设计依据，那么对桥梁使用年限、耐久性的考虑自然无法真正落实。

二、桥梁结构设计存在的问题

当前结构越来越复杂、跨越距离越来越远、功能越来越多的桥梁正在出现，在提高交通通行能力和确保行车便捷的基础上，正在发挥着改善生活质量、加速经济建设的作用，这就需要桥梁设计者不断提高各方面的能力，以此来满足社会、生活、交通、公路等各方面的需要。随着经济建设的不断变化与发展，人们生活质量在逐渐提高，桥梁设计的难度也在增大，这会产生桥梁设计问题，应该对桥梁设计工作进行全面分析，以达到对相关问题的防范。目前，桥梁设计存在的主要问题有以下几个。

（一）桥梁结构设计问题

结构体系是桥梁设计的关键，也是桥梁的核心部分，是整个桥梁建设中最为重要的部分。结构设计如果存在问题，则会直接影响桥梁相关参数，桥梁可靠性就会下降，结构材料的应用就会出现问题。特别是一些桥梁设计人员会盲目地进行结构体系设计，导致桥梁结构设计存在极大的不合理、不科学等问题，进而影响桥梁的安全与功能。

（二）桥梁设计的耐久性问题

当前一些桥梁设计片面重视结构强度计算，忽视桥梁构造、材料、施工等重要环节，这会导致桥梁耐久性降低、整体性变差、延展性不足，不能以充分的冗余来提高桥梁的耐久性能。常见的问题有桥梁受力线路不清晰、混凝土强度不足、钢筋结构坚度不足、保护层厚度偏小，这些都会影响桥梁的安全与寿命，进而导致桥梁病害的形成。

（三）桥梁设计的疲劳损伤问题

桥梁在运行中会受到车辆荷载、地震和风荷载等动荷载的影响，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响非常大，因此设计师在桥梁设计方面要充分重视对疲劳损伤的研究。

（四）桥梁结构的抗震性

有些桥梁会应用在经常发生地震的区域，地震会对桥梁产生严重的破坏，因为在桥梁结构设计中已经考虑到了动荷载的作用，所以要在巩固动荷载的基础上，加强桥梁结构的抗震性能，将动荷载和抗震性能合二为一的进行综合考虑。

（五）桥梁的超载

桥梁的结构设计都要达到正常的使用标准，可是在实际的桥梁运行阶段，桥梁荷载并不能都达到在设计的允许范围之内，超载会导致动荷载的应力幅值增加，同时损伤出现的几率也会增加。因为超载所造成的损伤是巨大的，这些损伤是很难修复的，超载甚至会破坏桥梁的结构，导致事故的发生。设计人员要加强对桥梁超载问题的研究力度，保证桥梁结构的耐久性以及安全性。

三、桥梁结构设计的优化

（一）桥梁结构的可靠性

目前设计人员从很多角度对桥梁结构的可靠性进行了研究，也取得了一定成果，另外还研究了系统可靠性界定的方法，总之，桥梁结构的可靠性是一个比较复杂的研究内容，其中蕴含了很多种知识，研究具有一定的难度，需要设计人员深入的进行探索。

（二）人为差错

在桥梁结构中出现的问题，大多数都是因为施工人员或技术人员的专业知识或经验缺乏导致的，很多工程中的事故都是因此而发生，所以人为差错的优化已经成为桥梁结构设计中的工作重点。

（三）桥梁结构耐久性的设计要求

在桥梁的结构设计中，要想保证其结构耐久性的设计目标，就必须把握好设计过程中的细节，依据一定的设计要求来进行设计工作。首先，桥梁的设计方案要进行仔细地对比分析，在满足其耐久性设计原则的基础上，考虑其使用性能、美观程度、经济成本等因素，这样综合考量之后，筛选出最合适的设计方案，从而确保其质量过关，其次，一定要注意混凝土的结构耐久性的规定要求，在设计时注意控制其混凝土最小保护层厚度，使预应力管道与钢筋存在一定的距离，为混凝土的振捣做好基础准备，同时对于所采用的水灰比要仔细分析检查，保证其适用性，以达到增强混凝土自身密实度和抗损坏能力的要求，最后，在设计过程中一定要选用具有防腐作用的钢筋，因为在实际施工过程中，经常会发生钢筋腐蚀的现象，所以对钢筋的构造、材质的选用上，必须做到认真、细致，也可以在混凝土中掺入钢筋阻锈剂，通过此种方法来延缓钢筋腐蚀破坏，不仅在时间上有效控制腐蚀，而且及时有效地延缓了其遭受腐蚀的速度。

（四）桥梁结构的抗震设计

由于桥梁的可以起到联络交通的作用，所以在许多山区等地都需要搭建桥梁，但像我国的云贵山区等地又是地震的多发处，所以在这里地区的桥梁结构设计就需设计者充分考虑地势问题，通常采用先简支后连续或墩梁固结的连续－刚构混合体系，这是为了保证行车舒适，结构耐久适用。除此之外即使在非地震区域的桥梁结构设计也应当将地震损坏因素列为考虑范围内，因为地震灾害具有的不确定性，这时为了应对突如其来的灾难，设计人员就需要对于桥梁结构的接缝处，地基墩台和桥面的整体强度，加固连接件等等关键部位进行仔细的核算与周全的考虑，而且需要提前预算到地震后可控状态下桥梁的完整程度，对于桥梁抗震结构的设计就需要不吝惜原料，全面考虑，精细核算，这样才能保证桥梁结构的优质性。

（五）强化桥梁结构设计的抗载荷能力

在桥梁抗高负荷承载的情况下，就需要设计者对于桥梁目前和未来所要面临的载荷能力能高瞻远瞩，应用合理的结构来应对这一情况，而且可以再桥梁设计中的关键部位添加相应的减震装置，如粘滞阻尼器，可以通过气弹性部件可以有效的减少桥梁震动时产生的能量，以减少对桥梁主体的损害;铅芯橡胶支座，可以有效减少支座的硬性撞击，通过有着良好力学性能的铅芯和橡胶的配合，就可以达到这样的效果。总之，在抗重载荷情况下，桥梁的结构设计需要提前预估和计算出将要面对的负载情况，并且利用缓冲部件来直接降低重载荷所引起的桥梁压力过大。

结束语

桥梁设计过程中如果对相关要点和因素不严格控制，极容易引发安全与结构问题的积累，进而影响桥梁施工和使用等后续工作，形成各种病害而影响桥梁。作为桥梁设计人员，应该对设计工作进行强化，借鉴国内外先进的经验与措施，将先进的设计理念、科学的桥梁结构体系更好地应用到桥梁设计之中，在不断创新的同时，达到推进桥梁设计质量与水平双提高的目标。

参考文献：

[1]马建,孙守增,杨琦,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,康军.中国桥梁工程学术研究综述・2014[J].中国公路学报,2014,05:1-96.

[2]张铁军.山区桥梁结构设计关键问题研究[J].交通标准化,2009,13:117-121.

[3]贾成刚.冻结法凿井井壁结构设计关键问题探讨[J].山西焦煤科技,2012,07:13-15+19.

桥梁结构设计篇8

【关键词】桥梁结构；设计问题；改进策略

前言：桥梁设计作为公路工程中基本组成环节，它虽然不会对公路整体质量产生直接影响，但却会影响公路质量。现阶段，结构强度是桥梁设计中的核心问题，然而，工程人员却忽视结构耐久性，且结构耐久性无法在短时间内显现出来，如果显现，将会带来巨大的财产损失，并会对人身安全构成严重威胁。因此，本文对于桥梁结构设计的探讨具有重要的现实意义。

一、桥梁结构设计存在的问题

现阶段，在桥梁结构设计过程中，在耐久性方面并没有提出具体的要求，仅仅将其看作是一种概念，进而引发工程事故，导致结构使用性能不良、使用寿命减短，且在设计的过程中，过多的考虑到桥梁结构的使用强度，而对耐久性考虑较少，并违背国际结构工程中所倡导的耐久性理念，不满足结构动态标准[1]。综合来说，桥梁结构设计普遍存在理论知识不足、构造体系不健全的问题，对安全性问题考虑较少。结构方案的选择是桥梁结构设计的基本任务，另外，还包含结构分析、连接形式选择、构件设计等内容。大部分设计人员虽然会考虑结构安全性，但只是从规范规定方面着手，在结构耐久性、施工阶段、材料选择等方面对安全性的考虑较少，进而无法保障结构安全性。

二、桥梁结构设计的注意点

（一）疲劳损伤

车辆负载和风负载是桥梁所承受的最主要的负载形式，它们属于动负载。经由动负载的作用，将会在桥梁内部形成循环应力，因循环应力的影响，多次往复，不断增加疲劳损伤程度。在施工环节，因多种因素的影响，导致内部材料分布不均衡、出现中断，进而引发许多缺陷，经由动负载作用，损伤程度不断扩大，待发展到特定程度后，将会出现裂纹，人眼可看。伴随着裂纹的积累，可能出现脆性断裂，它将带来严重的后果。由此可知，为规避上述问题的出现，因提前、全面预防疲劳损伤，同时，还应引起高度重视，将安全隐患泯灭在胚胎之中。

（二）耐久性

截止到目前为止，经大量工程实践探究，桥梁结构设计更加完善，并取得了可喜的成绩，然而，相关研究均是以统计分析与工程材料为诶切入点，缺少对耐久性的研究。实际上，因多种因素的共同影响，耐久性得到了越来越多的关注，并转变成了桥梁设计环节的主要问题。且造成桥梁耐久性差的主要原因就是由于在施工中设计与管理力度不足，在结构的构造上，上也存在一定的问题，这样也就造成了在实际施工中设计人员均将计算作为研究的重点内容，忽略细节设计。在一般性的设计工序中，问题的解决具有短期性，但在耐久性方面却不然，应考虑时间的影响。桥梁耐久性直接关乎着桥梁的投入使用效果，也影响着维护问题，因此，工程设计人员应高度重视这一问题，关注各方考量，在确保桥梁安全、稳定使用的基础上，还应尽量延缓桥梁衰退期，延长使用年限，充分发挥桥梁自身价值[2]。

（三）抗震能力

处于地震多发地带的桥梁，一旦发生地震，将会损伤桥梁结构，同时，在桥梁结构设计环节全面考虑动负载作用，所以，在采取动负载应对措施的前提下，还应考虑抗震能力，并有效融合这两个因素。在结构设计环节，应针对抗震能力提出严格规定，进而确保工程质量，不允许忽视每一个细节，若忽略某一细节，将会遗留质量隐患。例如，在优化施工工艺的同时，还应增加内部材料的系统性和联系性；强化桥梁支座锚固，提升墩台与基础结构之间的衔接效果；适当增加配筋，以此来增强结构延性；若在桥梁结构基础中发现不良土层，应采取合理的替换措施，有时还可强化土层性能。抗震能力的考虑既能增强动负载抵抗性能，还能有效预防地震灾害。

（四）超载问题

正常使用是桥梁设计的根本目标，然而，在具体的使用过程中，并不能保证所有负载力均落在设计范围中。因此，选择桥梁负载力时，应着重做好超载防治工作。这是因为超载会增加动负载，进而加重桥梁损伤程度。若负载损伤超出正常设计标准，那么待负载消除后，仍不能恢复；若超载程度较大，将会损伤桥梁结构，有时还会出现安全事故。超载不仅会应影响桥梁使用安全性，还会影响耐久性，因此，设计人员应注意并重视桥梁超载问题。

（五）环境保护

桥梁结构设计不可避免地会对自然环境产生破坏。伴随着时代的发展以及环保意识的增强，人们愈发关注环境保护问题，并将环保理念渗透到各个行业。同样，在桥梁建筑中也应重视环境保护问题，特别在结构设计环节，应全面考虑桥梁的地理位置、类型、实际跨度、施工工艺等内容，尽量降低对环境的破坏程度。另外，在施工环节，还应降低对植被的破坏程度，规避水土流失，有效处理空气污染问题，采取多样化的预防手段，切实保护自然生态环境，并向结构设计以及工程施工环节中逐步渗透环保理念。

三、桥梁结构设计的细节

（一）严格参照工程实际

在桥梁结构设计环节，为规避质量安全事故的出现，设计人员应参照工程实际合理开展设计工作，以免出现桩基位置不合理的现象，切实保障桥梁质量。另外，地基作为桥梁工程的基础，地基高度直接影响着桥梁质量[3]。对于地基土层来说，因风化作用的影响较大，若不能有效解决这一问题，将会大大削弱地基坚实度，导致地基下沉，有时严重可能出现地基崩溃，所以，应确保地基高度准确、合理。一般可采用以下解决对策：其一，有效利用封闭防水技术，以此来增加桥梁地基的牢固度，针对地基高度给出标高，保障桥梁地基强度满足标准；其二，工程设计人员应严格落实地基高度工作，在最初阶段，应全面考虑所有的影响因素，提高上部结构强度，增加地基与基础之间的作用效果，进而保障地基牢固度。

（二）桥梁与线路呈现正交分布

在桥梁结构设计环节，应尽量确保桥梁与线路呈现正交分布，同时，在理想位置设计伸缩缝，以此来缩短受拉区长度，进而降低桥梁收缩变形程度，规避倾向裂缝的出现。

结语：桥梁结构设计是一项繁琐、长期的工程，为规避质量问题的出现，要求设计人员应具备牢固的理论基础以及丰富的实践经验。同时，设计人员还应明确结构设计的注意点，结合设计现状，提出可行的改进策略，积极优化，进而打造出更多质量优良、安全可靠的桥梁工程。

参考文献：

[1]温唯勇.桥梁下部结构设计中的几个问题探讨[J].中国新技术新产品，2012，（8）：15-16.

[2]张鹏伟.混凝土结构设计问题探讨[J].中华建设，2013，（21）：50-56.

桥梁结构设计篇9

关键词：减隔震技术；桥梁机构；抗震安全性；作用

中图分类号：TU997 文献标识码：A

由于地震频发造成了巨大的经济损失，引起了桥梁结构设计人员的高度重视，通过对抗震设计理论、减隔震技术的研究和应用，对于提高桥梁结构抗震的安全性具有重要作用。

1 减隔震原理分析

隔震的最终目的是将桥梁结构与可能破坏桥梁结构的地面运动尽可能的隔离开来。桥梁结构设计人员为了实现这个目标，可以延长桥梁结构的周期，从而避开地震的卓越周期，能够有效的减少地震能量传入到桥梁结构中。但是，如果桥梁结构设计人员延长桥梁的结构周期，就会增加桥梁结构的位移反应，很可能会增加桥梁结构设计的难度。除此之外，如果桥梁结构较为柔软，在正常荷载的作用下，桥梁结构会发生有害的振动。桥梁结构设计人员可以增加桥梁结构的阻尼降低地震反应，有效的控制桥梁结构。

减隔震原理可以通过能量方程来理解。减隔震原理的能量方程是Ein = Eve Ee Ep Ei，在这个方程式中Ein代表地震传入到桥梁结构中的总能量；Eve代表着桥梁结构动能和弹性势能的总和；Ee代表着桥梁结构自身阻尼的消耗能量；Ep代表着桥梁结构弹塑性变形造成的消耗能量；Ei代表着减隔震设备消耗的能量。由此可见，减隔震原理是将减隔震设备先进入塑性阶段，通过设备自身消耗更多的能量，减少桥梁结构耗能和塑性耗能，从而降低桥梁结构的破坏程度。

2 减隔震设备的具体分类

在我国应用的减隔震技术主要分为两类。一类减隔震设备是粘滞阻尼器，主要是有效的应用粘滞阻尼器尽可能消耗更多的地震能量，从而提高桥梁结构局部关键位置的抗震安全性能；另一类减隔震设备是摆式滑动摩擦支座和铅芯橡胶隔震支座。桥梁结构设计人员主要是通过延长桥梁结构周期的同时，有效的应用这两种减隔震设备消耗地震能量，从而提高桥梁结构的抗震安全性能。由此可见，桥梁结构设计人员通过合理的应用减隔震技术对于提高桥梁结构抗震安全性能具有重要作用。

3 减隔震技术的应用

桥梁结构设计人员只有有效的应用这些减隔震技术才能提高桥梁抗震的安全性能。因此，桥梁结构设计人员在桥梁结构设计过程中应该合理的运用减隔震技术，从而保证桥梁结构的抗震性能。

3.1 合理的应用粘滞阻尼器

桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用粘滞阻尼器提高桥梁结构的抗震安全性能。粘滞阻尼器具有其独特的优势，首先弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置的屈服力或者摩擦力是常值，在桥墩发生最大变形时，屈服力或者摩擦力常值会同时达到。但是，当阻尼器的参数为1时，会使桥墩变形最大化，阻尼力反而是最小值，当阻尼器的参数为零时，粘滞阻尼器的阻尼力会达到最大值，桥墩的变形最小。其次，是在温度发生改变的情况下，弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置一定要克服屈服力或者摩擦力才能自由变形；在粘滞阻尼器发展蠕变的情况下，产生的抗震力几乎为零，因此，应用粘滞阻尼力是不会影响桥梁结构的使用功能。

应用粘滞阻尼器在桥梁中，一般都会将粘滞阻尼器设置在塔梁中间，加劲梁和桥边墩中间或者加劲梁和辅助墩中间的位置。例如，在我国重庆峨公岩大桥是首先应用粘滞阻尼器，并且将粘滞阻尼器设置在纵向加劲梁和桥台之间的伸缩逢中。由此可见，合理的应用粘滞阻尼器对于提高桥梁抗震安全性能具有重要作用。

3.2 合理的应用摆式滑动摩擦支座

桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用摆式滑动摩擦支座提高桥梁结构的抗震安全性能。摆式滑动摩擦支座主要是将滑动摩擦支座和钟摆概念有效的结合起来，从而有效的构成一种减隔震装置，由于摆式滑动摩擦支座的滑动面是个曲面，通过曲面滑动摩擦尽可能的消耗地震能量，为桥梁结构自重提供必要的自复位能量，从而有效的利用钟摆机理延长桥梁结构的振动周期。由于地震位移大小以及球面曲率半径会影响到摆式滑动摩擦支座的平面尺寸，因此摆式滑动摩擦支座的平面尺寸相对较大。例如在我国苏通大桥引桥和上海长江大桥引桥上面都应用了摆式滑动摩擦支座，能够有效的提高桥梁结构的抗震安全性能。

3.3 合理应用铅芯橡胶支座

桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用铅芯橡胶支座提高桥梁结构的抗震安全性能。铅芯橡胶隔震支座的构成是在分层橡胶支座中加入一些铅芯，构成一种减隔震装置。由于铅芯具有良好的力学性能，能够和分层橡胶支座有效的结合起来，所以，铅芯非常适合作为减隔震材料。除此之外，铅芯橡胶支座的屈服剪应力相对偏低，但是初始剪切刚度相对偏高，弹塑性能较强，并且塑性循环具有较强的耐疲劳性能。正是因为铅芯橡胶支座具备较好的屈服强度和刚度，能够满足隔震系统的需求，因此铅芯橡胶支座是国内外桥梁结构隔震设计过程中广泛应用的隔震装置。例如，我国南疆线上的几座铁路桥就应用了铅芯橡胶支座，对于提高桥梁结构的抗震安全性能具有至关重要的作用。

总结

本文通过对减隔震技术对提高桥梁结构抗震安全性的作用的分析和研究，从中深刻的认识到在桥梁结构中安装减隔震装置，对于提高桥梁结构抗震安全性能具有重要意义。

参考文献

[1]王志强．胡世德．周红卫，章曾焕．卢浦大桥减、隔震装置的研究[C]．第十五届全国桥粱学术会议论文集．上海：同济大学出版社．2002．（10）．

[2]蒋建军．李建中．范立础．桥梁板式橡胶支座与粘滞阻尼器组合使用的减震性能研究．[J]．公路交通科技．2004．(08)．

桥梁结构设计篇10

随着社会经济的飞速发展，我国的交通业迎来了一大高峰，运输量急剧增加。很多桥梁修建年代较为久远，设计方面存在诸多不合理的地方，已经难以满足当前运输行业的发展需求。因此，加强对桥梁结构设计的研究极具现实意义。1996年，AASHTO规范的荷载抗力系数设计法中正式提出冗余度设计要求，标志着冗余度设计成为桥梁结构设计中必不可少的一项重要内容。

1桥梁结构冗余度的概述

冗余度一词由英文单词“redundancy”翻译而来，在工程结构设计领域，冗余度有时也被称作超静定次数[1]。在实际工程结构中，冗余度即多余约束的存在，能够保证工程结构在丧失部分约束或局部连接后依然具有一定的荷载能力，能在一段时间内维持结构整体的稳定性。如果桥梁的结构设计中没有考虑冗余度，整个桥梁的安全性将由其中最弱的一个构件或连接点来决定。也就是说，一旦这个最弱的构件或连接点产生损坏，整个桥梁结构都会受到牵连而失效。而对于加入了冗余度设计的桥梁结构而言，要想整个桥梁结构失效，至少要破坏其中两种以上的构件或连接点，因此大大提高了桥梁的整体稳定性。目前在桥梁结构设计中，冗余度设计就是赋予桥梁多重传力途径，使桥梁在局部构件遭到破坏后，桥梁系统的整体性不受破坏，且能够通过结构体系的荷载再分配，使桥梁能够继续提供一定的承载能力。另外，荷载再分配也具有几种不同的形式，可以据此将桥梁结构的冗余度分为以下三类：①构件本身的冗余度。即指某一构件的破坏不会造成其余构件的连锁失效，比如一个构件产生断裂后，不会扩大影响到其他构件；②结构的冗余度。这里的冗余度与外部约束有关，是一种将单独构件的纵向荷载进行再分配的能力，在桥梁工程中经常使用的刚性节点钢框架及超静定连续梁均属于这一类；③传力过程的冗余度。即桥梁结构体系的冗余度，具体来讲，就是结构上拥有多种荷载传递途径，能够进行内力的再分配，可以缓解单一构件损坏所带来的影响[2]。

2冗余度设计对桥梁结构稳定性影响的实例

2.1美国银桥垮塌事故

美国银桥建于1928年，主跨214m，边跨116m，采用两条眼杆式主缆，主缆材质为经过热处理的高强度碳素钢。1967年，服役了将近40年的银桥突然垮塌，造成重大的人员伤亡。事后的调查表明，导致该桥垮塌的罪魁祸首是主缆眼杆连接处发生了断裂。主缆眼杆的连接环通过销钉扣接，因存在细小的制造缺陷，导致此处产生应力集中和疲劳，最终连接环发生开裂，而眼杆的独特构造使得这一裂纹难以被人发现和检测到，造成裂纹不断扩大，最终发展到连接环的整个截面。由于主缆的两根眼杆以环环相扣的方式连接，当其中一根开裂失效以后，相当于整个主缆截面缩小一半，导致另外的一根眼杆承受了承载能力极限以外的拉伸作用，并产生破坏失效，在接下来的一分钟内，整个银桥产生毁灭性的破坏，从主跨、边跨到桥塔全部倒塌。

2.2俄亥俄州I-74跨I-275路桥破坏事故

俄亥俄州I-74跨I-275路桥为四跨连续梁桥，其上部采用六块钢板梁，在横撑下连为一体，板梁上方搭盖混凝土桥面板；路桥下部采用美国较为流行的钢筋混凝土排架式桥墩。2008年5月20日，在该路桥服役32年之际，I-275公路上的一辆载有80吨重物的平板拖车脱离控制，将路桥下部的两根墩柱撞倒，但令人庆幸的是，该路桥受此重击仍未垮塌，只有主梁部分发生下垂。随后美国的公路管理部门赶赴现场进行处理，控制住了事故的蔓延，没有造成更大损伤。

2.3实例分析结论

在银桥的结构体系中，主缆通过许多环环相扣的眼杆销接而成，这种特殊的连环构造使得连接环成为传力的关键路径，也成为整个银桥结构体系中的重大缺陷[3]。通过销钉扣接的两环中任一环失效，都会造成整个主缆的失效。从整体结构上来讲，银桥两座桥塔的底端和桥墩采用销钉式铰接，该设计本意是允许塔底转动，给塔顶留有纵向位移空间，以充分考虑主缆在温度影响下的伸缩效应，同时更好地适应不停变化的交通活载分布。然而这种设计导致主缆和桥塔之间彼此依赖，进一步降低了银桥整体结构上的冗余度。与银桥垮塌事故截然不同的是，在I-74跨I-275路桥事故中，路桥在桥墩损毁之后依然保持基本的整体性，没有发生严重垮塌，事后调查表明，这主要是由于该路桥上部结构的冗余度较高。该路桥具有以下三个构造特点：一是桥梁采用连续梁结构；二是使用了混凝土桥面板；三是钢梁之间建立了横向支撑。这样的结构设计使得路桥上部结构体系具有很好的整体性，当其中一跨的支座失效以后，其应力能够在纵横两向上重新分配，因此桥梁很难发生整体性的垮塌。美国银桥的彻底垮塌和I-74跨I-275路桥惊人的稳定性，足以证实冗余度设计在桥梁结构设计中的重要性。

3桥梁结构设计中冗余度的运用

在桥梁结构体系中，往往几个冗余度同时存在、彼此依托，其中包括构件的冗余度、结构的冗余度以及传力途径的冗余度。在设计多重传力途径时，不能单纯依赖极限状态验算式，这是因为多重传力途径的实现必须要借助结构本身的冗余度（即横向联结系）。在冗余度理念的实践应用过程中，需要着重将冗余度设计表现在桥梁结构设计的指导原则中，例如对某些特定的结构类型、典型的截面形式、独特的构造细节予以提倡或回避等。值得注意的是，在美国AASHTO规范中，采用冗余度系数来放大或折减荷载效应，表面看起来就好像是对结构体系的一种“奖惩”，这导致冗余度概念极易与安全系数概念相混淆，因此桥梁设计师在设计过程中应对此加以注意。在大跨径桥梁设计中，提倡采用三维有限元分析，通过逐步迭代算法，确定路桥结构中的连锁破坏形式，发现路桥结构中不符合冗余度要求的构件，进而通过改进设计、制造环节以及加强养护等手段来克服构件缺陷，提高路桥结构的安全性。目前，AASHTO规范中对于路桥结构冗余度设计的要求还比较缺乏系统性，没有针对路桥的特定用途以及特定的破坏事件进行分类要求。因此，建议根据地震、洪水、滑坡、爆炸、车船冲撞等具体事故的发生几率，对特定路段上的路桥结构设计的冗余度作出相应的细化要求，进一步提高冗余度设计的规范性和有效性，以更好地指导桥梁设计师们将冗余度理念运用到桥梁结构设计中[4]。

4结语