2.广西重点独流入海河流南流江防洪治理工程玉林城区玉公公路桥至车陂江口（福绵区河段）项目建设指挥部
摘要：交通运输是国民经济的先决条件，随着社会经济快速发展，交通量越来越大，交通建设越来越多，要求越来越高。很多桥梁往往因对结构设计未足够重视，以至设计方案没能达到设计使用年限甚至出现安全事故。为了满足发展需求，应关键控制设计质量创造桥梁工程质量保障。公路桥梁据统计占桥梁总数的95%，本文针对公路桥梁结构设计的欠缺，从方案优选和科学计算进行分析，从根本上克服客观原因造成的公路桥梁结构设计缺陷。首先简单叙述笔者的设计理念，接着从公路桥梁上部结构、下部结构两部分展开，具体分析桥梁上部结构的分跨、结构形式和主梁型式的方案比选，下部结构的基础、桥台和桥墩方案比选和计算方法。重点从结构选型、整体刚度、计算方法、环境因素、施工方法、施工便利等方面分析，确保设计科学，实现安全可靠、适用耐久、经济性及工期高效优化，提升土木工程桥梁结构设计质量，希望能给有关人员可供参考之处。 关键词：环境因素、方案比选、连续钢构桥、粱墩固结、二次浇筑、高效优化
1.引言
笔者完成30m跨径3跨连续梁桥课题设计，经进行自我总结和深入研究，进一步加强和提升了自己的设计理论和实践经验。在土木工程公路桥梁建设中，桥梁结构设计是工程质量控制的关键环节。虽然当前公路桥梁工程中无论是设计理念还是技术都有了显著的提高，但是由于我国地域辽阔，地形复杂，公路桥梁在建设中往往存在着一些客观原因，造成设计方案欠缺，设计阶段应当排除一切客观原因对设计方案的影响，发挥设计人员的核心角。以下具体分析公路桥梁结构方案设计，确保设计质量。为保障工程质量进行质量、投资事前控制。
2.公路桥梁设计理念
首先根据详尽的地质资料和结合实际进行有效分析，以整体设计为基础，采用针对性的构造，端正设计工作态度，杜绝设计方法或计算错误等客观因素导致设计科学性无法落实，确保桥梁的基本安全。其次重视充分融入耐久性设计，确保任意情况下桥梁不发生垮塌失效。建筑材料性能、施工技术均应符合规范要求；根据周边环境情况和使用需求，明确使用条件和建成后科学的养护方案等提高耐久性的措施。最后考虑经济性，因地制宜，考虑
就地取材和方便施工，降低成本。3.公路桥梁结构设计分析
3.1桥梁上部结构
3.1.1桥梁分跨
桥梁分跨是桥梁整体设计的主要内容之一。桥梁孔跨布置是否合理,严重影响桥梁功能及造价,桥梁孔跨一般跨度越大，施工难度越大，造价越高。以下分析桥梁分跨的一般原则:（1）同一区段内，桥梁的孔径与式样应力求统一;同一座桥梁，除通航或其他要求外，应尽量采用相同的结构并且等跨;对于跨度不超过50m的简支梁桥，其跨度应采用标准跨度。以达到方便设计与施工，取得经济效益。（2）地质越差或下部结构投资越大，越宜采用较大的跨度，以减少支承结构的工程量，从而节省投资，往往表现为:引桥小于主桥，边跨小于中跨。（3）桥梁较高、跨越河道的水深较大、河面较宽时，在技术经济条件许可的情况下常常增大水中桥跨跨度，尽可能将桥墩设在岸上、浅水区或礁石上，最大限度地减少深水桥墩基础，把深水基础问题转化为用增大跨度的方法来加以解决(即减少下部结构工程投资，而增大上部结构工程投资，从而达到降低结构总投资)。降低了洪水对桥墩及基础施工的影响，有利于泄洪及水上交通，减少了船舶撞击桥墩的几率，提高使用性能，同时实现
经济合理。（4）跨越宽浅河流的桥梁，多采用等跨梁桥跨越主河槽。（5）跨越V字形或接近V字形峡谷，桥梁主跨采用一跨跨过，并目优先考掳桥或反吊桥方案。（6）桥梁上跨道路时，为了避免采用较大的跨度，降低建筑高度，节省投资，考虑可于道路的中央分隔带处设墩，从而两跨或多跨跨越道路。
3.1.2上部结构形式
比对拱桥、简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥4种桥梁结构形式：石料和混凝土主要用于拱桥，钢筋混凝土桥也主要用于跨度不大的梁式桥和拱桥。拱桥跨越能力较大、取材方便、造型美观、经久耐用、但对地基基础要求较高、自重较大,相应的水平推力大、建筑高度较高、对稳定不利、支架施工多、施工工序多、不便于机械化施工、基本属于现浇结构、施工周期长、人工成本高，造价较梁桥高多。简支梁桥受力明确、构造简单，能很好的适应墩台基础的不均匀沉降，而且上部结构集中预制可标准化生产，质量有保证，上、下部结构可平行施工，大大缩短工期，施工工艺成熟，中小跨径桥梁广泛应用。但简支梁桥也存在很大的缺陷，跨中弯矩较大致使梁的截面尺寸和自重显著增加，设置较多的支座和伸缩缝不利于行车舒适，后期养护工作较多。而连续梁桥与简支梁桥比，具有变形小，结构刚
度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简单，抗震能力强等优点。为克服简支梁缺陷，可采用先简支后连续进行结构体系转换成连续梁桥，进行桥梁结构设计优化。至今连续梁桥使用也比较多。但这种结构由于中间带铰，并对混凝土徐变、收缩变形估计不足，又因温度等因素影响，使结构在铰处形成明显的折线变形状态，对行车不利。
为解决连续梁桥铰接的缺陷，连续梁桥不设支座，采用梁和墩柱固结，无需体系转换，增强顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度，利采用高墩的柔度来适应结构由预应力混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移，结构刚度、安全稳定得以高效优化，能满足特大跨径桥梁的跨越及受力要求。且施工方便，还保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点。同时在用料省、养护简单、养护费用低等方面业得以了经济优化。连续刚构体系另一个特点是水平地震力可均摊到各个墩上来承担，抗震性能好。连续刚构桥还可以从施工技术方案上对工期、成本进一步优化。采用桥台块段整体原位现浇,后续预制节段通过湿接缝与墩梁固结块段进行连接，墩身与主梁固结实现刚架的施工方案，施工周期相对长，对于一些对工期要求高的桥梁，可采用桥台块段在梁场短线法预制与桥台二次浇筑相结合的施工技术，所有梁段工厂化预制、现场墩梁固结的装配化施工方案，实现桥梁的连续与刚构，达到进一步优化工期和成本的目标。墩比较高，需要解决刚度稳定性问题，一般20m以上选择连
续刚构桥，如果墩，比较矮宜选择连续梁桥。笔者的30m跨径3跨连续梁课题设计，从资料分析，可采用连续刚构桥方案，对结构刚度、整体安全性、耐久性及经济性进一步高效优化。
3.1.3主梁型式
根据跨径选择主梁型式，大于30m跨径的桥梁主梁型式型式应用较多的有预应力混凝土箱梁和预应力混凝土T梁。箱梁具有很好的整体性、结构刚度抗扭能力强、跨越能力强、造价低等优点。但箱梁腹板较薄，预制和吊装工艺要求高。大部分大跨度连续刚构桥主梁采用箱梁。T梁整体性能好、刚度大、跨越能也较力强，由于内部空腔，施工简单，工艺成熟，有利干控制预制质量，安装方便，具有良好的安全性和耐久性。但T梁宽度较小，为预应力预制构件，需要主梁片数较多，会相对增加桥梁施工成本。采用T梁式型可以根据以下跨径与墩高的最经济组合方式选着T梁方案，提高T梁经济性：墩高15m以下时优先选用20mT梁；墩高15~20m时，优先选用25mT梁；墩高20~30m优先选用30mT梁；墩高30~45m，优先选用40mT梁墩高大于45m时，选用50mT梁高跨比较协调，但50m预制T梁起吊重量大高空吊装难度及危险性均较大，除有特殊要求，原则上在山区不要采用，宜采
用40mT梁；墩高50~60m左右时，建议结合地形实际条件用40mT梁与60m连续刚构、80m连续刚构进行比选。连续刚构需悬臂施工，边跨现浇段无法采用支架现浇，需吊在悬臂端现浇，施工难度大。一般情况下采用经济性最优与施工难度一般的40mT梁方案。
3.2桥梁下部结构
3.2.1墩台基础
桥梁建设环境复杂多变，导致桥梁基础设计存在一定难度。在桥梁的结构设计中，地基可能会涉及到黄土、岩溶、软弱地基等，需要先进行地基处理，提高地基承载力。后根据地基土层的工程性质与水文地质条件、荷载特性、结构物的结构形式及使用要求以及材料的供应和施工技术等因素确定桥梁基础方案。力争做到使用上安全可靠,施工技术上简便可行,经济上合理高效，保障公路桥梁的建设质量。刚性扩大基础是桥梁桥墩浅基础的基本型式。当地基浅层土质不良，采用浅基础无法满足桥梁对地基强度、变形和稳定性方面的要求时,往往需要采用深基础。桩基础是桥梁常用的深基础型式，其中钻孔灌注桩目前广泛用于桥梁工程。它的特点是施工设备简单，操作方便，适用于各种土层、岩层和深水环境，不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小。
3.2.2桥台
轻型桥台台身体积小，适用于单孔跨径不大于13m，多孔全长不宜大于20m小跨径桥梁。重力式桥台主要靠自重来平衡台后土压力，桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，对地基的要求较高，因此这种桥墩形式比较适合修建在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上，并可就地浇筑的方法施工，它适用于地基良好的大、中型桥梁。组合桥台将桥跨作用力与台后土体的作用力分由不同的构件承担，受力明确，节省材料。但构造复杂，施工不方便。承拉桥台要求桥台有抵抗压力和拉力的能力，在设计中必须满足受力要求，主要在斜弯桥中使用。
桥梁设计须注意不要用错计算方法，力求科学合理。桥台所处环境多样而且多变，受力情况不易定性定量的分析。桥台设计应用概率理论为基础的极限状态设计方法，确定最不利荷载组合验算各截面作用效应设计值，尽量保证其强度、刚度和稳定性有足够的富余度，而且有足够的适应变形或抵抗变形的能力，以避免桥台由于过大的水平位移、竖向沉降及转角而导致破坏，力争做到使用上安全可靠,确保设计安全，确保任意情况下桥梁不发生垮塌失效。桥台土压力计算一般采用库伦主动土压力公式，而不是郎肯土压力计算，这在设
计中应给予重视。这两种计算方法有着本质的区别:郎肯理论是根据土体中各点处于平衡状态的应力条件直接求墙背上各点的土压力。要求墙背光滑，填土表面水平，计算结果偏大。而库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔块型处于极限平衡状态的静力平衡条件求总土压力。墙背可以倾斜，粗糙填土表面可倾斜，计算结果主动压力满足要求，而被动压力误差较大。朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏达极限状态要求，库仑理论则考虑滑动土体的刚体的极限平衡。
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