橋梁結構設計模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇橋梁結構設計，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1.1耐久性設計問題

在對市政橋梁進行建設時，由于整個橋梁體是需要完全暴露在空氣之中的，因此日積月累下來極易遭受周邊環境的影響與有害物質的侵蝕。另外，橋梁結構還會受到交通車輛承載、地震、疲勞等多重因素的影響，在對其進行施工建設時所用材料在經過風吹日曬的侵襲后，自身的性能將會逐漸走向衰退，整個橋梁結構各處均會出現損傷。雖然現今出現的橋梁倒塌案例數在逐漸減少，但是不可否認的是，仍舊有許多橋梁由于受到拉鎖耐久性的影響，致使其使用性遭受嚴重損害。有部分市政橋梁拉鎖并未到達常規使用年限便不得不提早退休。耐久性問題的突出化致使橋梁建設后無法正常使用，帶來了極大的經濟損失。耐久性問題的日益突出促使人們不得不加強對其的關注，在相關的結構設計中應對整體與細節上的結構設計加強重點，對橋梁耐久及安全性的研究也應逐漸趨向于定量分析。

1.2著重關注抗震性能

有部分市政橋梁的修筑地可能在于一些地震常發地帶，因此在對此類市政橋梁進行結構設計時，應將抗震性能考慮其中，采取一定的抗震措施。在結構設計中應注重對施工質量的控制，在接縫處確保其強度。對于橋梁的結構設計，還需將整體聯結性放在重要位置，加強橋梁墩臺與基礎結構之間的整體連貫度。加強配筋，進一步提升整體結構的延性。有部分橋段所處地域的土質較為不良。在對此橋段結構進行設計時，則需對實際狀況充分考量，采取相應的加固措施。對于一些抗震性能較為薄弱的地方還應對其構造進一步加強[2]。有部分市政橋梁對于整個城市的發展而言極為重要。針對此種橋梁，在結構設計時，可以在各方面條件均允許的情況下，對橋梁采取一些具有較好減震性能的裝置，如橡膠墊塊等。

1.3疲勞損傷問題

市政橋梁結構一般承載的車輛及風向荷載均屬于動荷載范疇內，在整個橋梁的結構內將會逐漸形成一種應力，且此應力具有循環變化性。這些應力一旦產生會致使整個橋梁結構出現不必要振動的同時，出現疲勞損傷。大部分的市政橋梁施工中所采用的材料或多或少的會存在著一定的缺陷，且缺乏均勻、連續性。一旦受到循環應力的作用影響，細小的缺陷將會逐漸集中匯聚，最終產生結構損傷或是裂紋。如果設計人員在設計中未將此問題納入至考慮范疇中，相關的施工人員在施工時則無法對出現的宏觀裂紋采取科學的應對解決措施，進而導致更為嚴重的結構脆性斷裂問題出現。較早時期的疲勞損失無法被及時檢測出，但是其所帶來的危害卻是能夠與災難相等同的。因此，在橋梁設計中需對此問題著重關注，加強防范。疲勞損傷在橋梁設計中的地位極為重要且關鍵，由其引發導致的開裂問題極多。因此，在市政橋梁結構設計中，需將此類問題作為極為重要的考慮因素。

2.市政橋梁結構設計關鍵點

2.1防洪水位及人行橋欄桿在對橋梁結構進行設計時，需在充分考量百年洪水位的基礎上對所處地域的防洪水位著重關注，核查其相關影響。在對人行橋欄桿進行設計時，需做好相關的抗水平外推檢算設計，欄桿重量也不應超過1.2kN/m的范圍，樣式應以豎條或是整板為主。欄桿建成后明令禁止行人攀爬，對于一些特殊欄桿給予橋梁設計的影響也應充分全面的考慮。

2.2交通量及特殊荷載在進行城市橋梁結構設計時需在對其所承載交通量全面分析的基礎上進行車道寬度、結構的預測明確。特別是一些互通式的立交橋在設計時，需依照其自身需求、車輛行駛速度充分考量，對橋梁的結構規模合理設計，避免出現交通堵塞問題。我國的超載問題極為突出卻又無法完全杜絕。對于一些極為突出、明顯化的超載情況，可能會導致出現橋梁塌陷、傾覆等問題。因此在結構設計中需對此類特殊因素著重考量。在進行橋梁荷載驗算時，需在最大荷載值的基礎上進行1.4倍的乘以處理。對于一些支座或是墩梁結構可以考慮安裝抗傾覆裝置。

2.3實例說明英雄大橋是位于南昌的一座跨贛江特大橋，其無論是從結構還是施工上看均達到了世界超一流水平。整座大橋無論是樁基、邊跨鋼箱梁還是鋼箱梁合龍的設計施工，均讓相關工作人員煞費苦心。通過對橋梁設計問題的著重分析研究，最終獲取到了較好的成效。為了更好地應對可能出現的問題，相關設計人員對此橋結構進行了再設計施工，對其系桿進行了加固設計，以此幫助其更好承受拱腳推力，滿足荷載需求。與此同時，還在橋梁內部結構加強了減震性能的設計，從而全面有效的抵擋可能發生的地震災害。另外，在大橋的兩側還進行了1.5m人行道的設置。英雄大橋基本資料如表1所示

篇2

Abstract: With the development of modern bridge design technology, to need to have rich bridge design theory knowledge, try to avoid subjective experience factors effect on the design. This paper, from the current situation of bridge structure design, introduces the common bridge structure design, and the measures of structural design and the design of bridge the problems should pay attention to make analysis and discussion.

Keywords: highway bridge; bridge structure design; safety structure; theory research, problem; explore

中途分類號：U442.5文獻標識碼： A 文章編號：

進入21世紀，我國經濟高速發展，物流運輸也伴隨經濟的發展快速增加。在巨大的交通量之下需要大量的交通通道來保證全國的物流運輸通暢。而橋梁作為不可或缺的交通通道，應用得越來越廣泛。橋梁最初是作為水上紐帶出現，但如今，橋梁不僅僅是水上通道，也是陸地重要的交通樞紐。

作為重要交通設施的橋梁，結構的設計是影響其使用壽命的決定性因素。在結構設計中，稍有疏忽或考慮不周，就會形成安全隱患，不僅是影響橋梁的使用壽命，而且會造成重大安全事故危及人民群眾的生命財產安全。因此，除了加強施工質量管理外，要從橋梁設計理念、結構體系和構造的角度做好防患設計，從而保證橋梁的安全性和耐久性，給人們的出行安全和社會經濟發展提供強有力的保障措施。

一、我國橋梁結構設計的現狀分析

我國橋梁建設在20世紀得到了歷史性的發展：實現了跨徑大超越；橋型結構和技術有創新；深水大跨橋梁建設技術成熟；橋梁美學理念有所增強。雖然我國橋梁建設發展很快，但橋梁技術的總體水平同世界領先水平相比仍存在一定差距，橋梁建設中還存在很多不足：主要表現在理念和設計、材料、工藝技術創新上；橋梁的安全耐久性是橋梁界關注的突出問題，一些橋梁所暴露出的質量缺陷，不同程度地反映出在設計、施工、材料、養護維修、運營管理等方面存在的缺憾和不足；不少橋梁橋型結構呆板、笨拙，與環境、地貌的協調不足，存在拓展空間；地區、單位之間的設計、施工、科研實力水平普遍不平衡，存在很大差異，致使橋梁設計水平差距很大。

此外，我國的橋梁設計理論和結構構造體系仍不夠完善。在橋梁設計領域，尤其在橋梁使用的耐久性和安全性兩個方面，還有很多需要改進和有待完善的地方。橋梁結構設計的首要任務是選擇經濟合理的建造方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，并采取規范中所規定的安全系數或可靠性指標以保證結構的耐久性和安全性。

二、橋梁結構設計中存在的問題分析

目前國內的橋梁結構設計普遍有這樣的傾向：很多設計人員往往只是滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，卻忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。設計中考慮強度多而考慮耐久性少；重視強度極限狀態而不重視使用極限狀態，而結構在整個生命周期中最重要的卻恰恰是使用時的性能表現；重視結構的建造而不重視結構的維護。實際上，目前的橋梁設計中，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進行專門的耐久性設計。這些傾向在一定程度上導致了當前工程事故頻發、結構使用性能差、使用壽命短的不良后果；也與國際結構工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢相違背；也不符合結構動態和綜合經濟性的要求。

1、結構的耐久性設計問題

橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環境、有害化學物質的侵蝕，并要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用，同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導致結構各部分不同程度的損傷和劣化。大量的橋梁病害實例證明，除了施工和材料方面的原因，影響結構耐久性的根本因素是來自構造設計上的缺陷，與沒有進行合理的耐久安全性設計有很大的關聯。長期以來，人們一直偏重于結構計算方法的研究，卻忽視了對總體構造和細節處理方面的關注。

2、結構的疲勞損傷問題

橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載，會在結構內產生循環變化的應力，不但會引起結構的振動，還會引起結構的累積疲勞損傷。由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續的，實際上存在許多微小的缺陷，在循環荷載作用下，這些微缺陷會逐漸發展、合并形成損傷，并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋得不到有效控制，極有可能會引起材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損傷往往不易被檢測到，但其帶來的后果往往是災難性的。疲勞損傷過去一直被認為是鋼橋設計中的核心問題，由鋼結構疲勞引起的鋼材開裂案例較多，亦有不少因疲勞斷裂引起橋梁垮塌的例子。近20年來，疲勞損傷的研究已進入混凝土結構，但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態性能和疲勞性能的研究還處在起步階段，特別是在某些關鍵部位的局部疲勞失效問題研究上還很缺乏。

3、橋梁的超載問題

橋梁超載主要有三種情況：其一是早期修建的老橋超齡負載運營；其二是橋梁通行的實際車流量超過設計流量；另一種是車輛違規超載。前兩種產生的原因主要是設計荷載的變化和交通量的增加，后者是車輛使用者違法超載營運，后兩種超載現象在我國公路運輸中較為普遍。橋梁的超載一方面可能引發疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現一些超載引發的結構破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內部 損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化，從而可能危害橋梁的安全性。

篇3

1.1設計標準不高

我國道路橋梁設計對規范標準的要求并不高，進行施工就會對道路交通產生諸多不便或產生安全隱患，還會對橋型的美觀程度造成一定的負面效應。所以設計時應充分的考慮這個方面，結合現場環境，很多時候都需要在橋梁的主梁或梁側部分預留一定空間，為日后的施工打下良好的基礎。

1.2管道預留空間不足

專用橋梁管道是每一座橋梁設計中必須要考慮到的方面，但在具體的設計和施工中往往是忽略這一點的。產生的原因主要是城市化所帶來的人口壓力過大或城市改造工程。城市改造工程很有可能產生管道預留空間不足的情況，而在很多時候我們只能采用少量的擴容處理，將橋梁管道在橋體之外，這樣做的直接后果就是會對交通線產生不利影響，還可能影響到橋體的美觀。遇到橋梁管道預留空間不足的情況時，再次開挖是比較適宜的方法，但一大弊端就是會加大工程的資金投入力度，同時也不利于交通情況。

1.3綠化帶專項防水設計缺陷

橋梁工程必須具有一定的使用功能，除此之外還要有一定的美觀性。所以橋梁綠化帶專項防水設計應運而生。在設計橋梁結構的過程中，綠化美觀需要在設計的考慮范疇內。通盤考量了所有的影響因素后，必須要保證橋梁結構使用性和美觀性。

1.4結構設計選型問題

橋梁工程結構選型問題在設計中是比較重要的一個方面，滿足視距和凈空的要求的同時，還要具有美觀的外形和科學合理的結構，這也視為橋梁結構設計的基本標準和原則，盡可能的打造出功能和美觀于一體的橋梁工程，為城市平添一抹亮色。但在具體的設計時，關注實用功能的比較多，而忽視結構選型，結構選型不合理也就不足為怪了。

1.5裝飾結構設計問題

我國的橋梁工程結構設計中安全材料不合標準的情況是比較常見的。一項工程要想成為精品，所使用的材料可以說是最為關鍵的，其是保障橋梁結構的安全運行根本。所以必須要保證裝飾材料的可靠性，可以采用材料取樣試驗的方式來嚴把材料的質量關，為橋梁工程的安全運行保駕護航。

2道路橋梁結構設計要點

2.1主梁設計

不同于整體式簡支梁結構，裝配式簡支梁結構最為重要的特點是可將預制獨立構件進行運輸與吊裝，并且通過現場安裝、拼接制梁。對于自動化、機械化施工技術的應用在設計中就可以完成，這樣就大幅度的節省了施工成本，勞動生產力也有顯著的提高，季節變化也無法對施工造成實質上的威脅。橋梁上部結構的主要承重構件就是主梁，一般的設計型式有T型和箱型，箱型結構主梁大多在預應力混凝土結構梁中應用。設計采用箱型結構主梁需要對主梁結構的間距與片數作要求，主梁間距與片數兩者相互制約，即間距小則片數多、間距大則片數少。而主梁的高度及細部尺寸是以荷載的計算方法加以確定的，若主梁對稱布置，梁身的荷載也是呈對稱分布，此時要用杠桿法來計算，如若不然就要以偏心受壓來計算。上述兩種情況的相同之處是控制設計的標準是內力的最大值，要注意的是此標準不可作為主梁結構各個截面的最不利狀況的受力計算，主要是因為很多不安全的因素夾雜在計算結構中。

2.2型式的選擇應為橋臺設計橋臺結構設計的重點

在橋臺結構的選擇上，裝配式簡支橋梁主要有輕型橋臺、鋼筋混凝土薄壁橋臺、埋置式橋臺三種。輕型橋臺結構型式體積較小，比較適合擋土的翼墻結構設計。鋼筋混凝土薄壁橋臺可設計將臺身埋置于橋梁護坡中，這樣不僅能夠降低橋臺結構受上部荷載的作用力，還能夠使橋臺留有足夠的空間。但護坡容易受到洪水的侵襲使臺身，所以設計時不可缺少的是對強度和穩定性的計算。

2.3橋墩型式選擇

雙柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩是裝配式簡支橋梁結構設計的主要型式，單幅雙柱式是最為常見的。鑒于以往的經驗教訓，設計時應謹慎選擇橋墩結構型式，在巖溶性地質、樁基礎施工難度比較大的地方應以實際情況為前提，減少樁基的設計，單柱單樁的設計是比較適合的。而在施工在河谷或容易受滾石威脅的地方時，設計的重點應該放在如何加強橋墩結構的整體抗撞擊能力上，也比較適合單柱單樁設計。對于高位墩柱長橋，設計時應重點考量橋梁上部結構荷載累積變位的問題，這是雙幅兩柱整體下部構造設計是比較理想的。

2.4定線原則

（1）在1:10000比例尺的地形圖上在起、終控制點間研究路線的總體布局，找出中間控制點。根據相鄰控制點間的地形、地貌分布情況，盡量選擇地勢平緩地帶，確定各種路線方案。

（2）山嶺重丘地形，定線時應以縱坡度為主；而平原微丘地區地面自然坡度較小，縱坡度不受控制的地帶，選線以路線平面線形為主，最終合理確定出公路中線的位置。

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中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

交通事業迅猛發展，公路建設進入黃金時代，隨著公路總里程的增加，公路建設逐步由干線網高交通量路段向省際連接段和加密線方向發展，地形條件也逐漸由平原微丘向山嶺重丘發展，設計施工的難度越來越大，對公路設計的技術、環保、安全等方面的要求也越來越高。本文筆者探討了山區公路橋梁設計。

一、上部結構設計要點

山區公路，橋梁所占的比重較大，但一般情況下，特殊的大跨徑橋梁相比較是少數。因此，對于數量眾多的常見跨徑橋梁，其設計原則就是盡量采用施工方便、造價經濟的標準化、預制裝配化結構。常用的大、中橋標準跨徑有16m、20m、 25m、30m、35m、40m、50m，常用的中、小橋標準跨徑有6m、8m、10m、13m、16m。橫斷面型式主要有空心板、預制T梁、預制小箱梁等.一般情況，對于跨徑小于30m的橋梁空心板、預制T梁、預制小箱梁等結構形式均可以采用，對于跨徑35m、40m、50m的橋梁，根據梁的受力特點，更宜采用T梁或者小箱梁。從造價上講，20m跨徑以下，用空心板截面的橋梁造價相對經濟些，且空心板的建筑高度最低，對于較小跨徑且橋梁凈空不高時，空心板截面最適宜.從受力上講，對于較大跨徑40m、50m的橋梁，用T梁截面則更好。小箱梁無論從造價、施工簡便性還是受力等各方面看，可以說是介于空心板和T梁之間的一種截面。因此，對于跨徑25m-35m的截面，常采用的是小箱梁的結構形式。當然，也不排除因一些地區由于T梁施工技術的成熟性也常采用T梁截面。

二、下部結構設計要點

下部構造設計主要指橋梁墩臺的設計.對于常見高度的橋墩，即墩高小于40m的橋墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圓柱和方柱。圓柱施工時外觀質量易控制，且與樁基銜接方便，平原地區使用較多。但從美觀角度來說，方柱棱角分明，與上構梁體協調，有一定的視線誘導性，較美觀。從受力上看，截面積相等的圓柱和方柱，方柱的抗彎剛度要大于圓柱，受力優于圓柱，當體系為連續剛構時，方柱可以方便的調節兩個方向的尺度來調整墩柱的剛度，從而達到調整墩柱受力的目的。從施工角度說，圓柱施工更簡單，方柱與樁基銜接一般需增設樁帽，增加了工程量，而且對于山區地形橫坡較陡，增設樁帽會增加挖方工程量，易引起邊坡失穩。Y型墩施工較復雜，在墩高較矮時，從工程造價上考慮不經濟。但Y型墩相當于獨柱雙肢，在墩高較高時，Y型墩只需一套模板，在山區地面橫坡差異較大時，或地面情況受限無法采用雙柱橋墩時，Y型墩則顯示其優點。若地面橫坡差異大，修建雙柱墩則會形成“高低腿”，同一橋墩，兩個墩柱受力差異較大，Y型墩則不出現此問題，同時，橫坡差異大時，雙柱墩的兩套模板搭設費工費料，且對邊坡穩定影響較大，Y型墩為獨柱，不存在此問題。在墩高較高時，從造價上講，Y型墩占有優勢。因此，對于常見墩高，設計中采用哪種墩柱形式應根據具體地形、上部結構形式、墩高等綜合考慮。

山區高速公路橋臺一般采用重力式U型臺、肋式臺、柱式臺。根據《墩臺與基礎》規定，U臺控制的填土范圍一般為4-10m，所以U臺高度最好控制在10米之內。山區橋梁U臺一個顯著特征就是橫向、縱向橫坡陡，為了適應地形，減少開挖，節約圬工方量，U臺設計時必須合理分臺階。樁柱式橋臺由于抗推剛度小，當聯長較長，臺后填土較高時不宜使用，一般臺后填土高度宜控制在5m以下，聯長宜控制在150m以內。埋置式肋式臺適用范圍廣一些，但也不宜太高，不宜超過12m。山區高速公路縱向地形陡峭，往往不能設置錐坡，這時采用柱式臺或肋式臺就會受到較大限制。當地質條件較差時，往往會出現U臺下設置樁基的情況。

三、基礎設計要點

在橋梁結構設計過程中，做好了上部結構設計、下部墩臺設計之后，再下來的設計重點就是基礎設計。任何結構物的基礎都是與相應的地基相接觸，因而設計人員在做基礎設計時必須掌握各種橋梁基礎結構方面的知識以及相關的工程地質方面的知識。山區橋梁，正是由于其工程地質方面的復雜多樣性，導致了橋梁基礎設計具有了相當的難度，再加上山區工程地質當中往往會遇到巖溶、滑坡、凍土、黃土等各種不良地質條件，就更加增添了基礎設計的復雜性。工程設計人員在做工程設計時，應盡可能的做到環保優先，最大限度的減少對自然環境的擾動，在做基礎設計時就更應精心設計，因地制宜的選擇最適宜的基礎結構型式。

1.基礎工程的分類

基礎根據埋置深度分為淺基礎和深基礎。將埋置深度較前(一般小于5米)，且施工簡單的基礎稱為淺基礎；由于淡層土質不良，需將基礎置于較深的良好土層上，且施工較復雜的基礎稱為深基礎。基礎埋置在土層內深度雖較淺，但在水下部分較深，如深水中橋墩基礎，稱為深水基礎，在設計和施工中需要作為深基礎考慮。公路橋梁及其人工構造物首先考慮用天然地基上的淺基礎。當需要設置深基礎時常采用樁基礎或沉井基礎，我國公路橋梁現今最常用的深基礎是樁基礎。

2.山區橋梁基礎工程的常見形式

對于山區公路橋梁，墩臺基礎形式主要有兩類：鉆(挖)孔樁基礎(嵌巖樁或摩擦樁)和明挖擴大基礎。在做設計時，應根據具體地基條件來選擇基礎形式。一般來說，對于地質條件較好的橋位處，指巖層或地基持力層埋藏位置較淺，一般不大于5米，且基巖穩定，山體平緩，基礎邊緣距坡面有一定安全距離的情況下，我們首先選擇明挖擴大基礎。小型構造物，如涵洞、通道，一般也考慮設計為淺基礎，若地基持力層達不到承載力要求可考慮采用換填或夯實等方法對地基先進行處理。對于荷載較大，地基上部土層軟弱，適宜的地基持力層位置較深時，可考慮采用樁基礎。樁基礎的設計核心是在滿足單樁承載力的前提下，以摩擦樁樁長作為控制指標；嵌巖樁一般取用雙控指標：嵌巖深度和基巖強度。目前規范對嵌巖深度無明確要求，設計中一般取用2.5倍樁徑。同時，對山區常見的陡坡位置，需按巖面陡坡的安全距離計算有效嵌巖深度，不小于3倍樁徑。山區橋梁地質、地形條件復雜，在基礎型式選用設計中應慎重考慮。

結束語

總之，我們作為設計者，應不斷的豐畜橋梁建設理論和實踐知識，對橋粱方案進行探入細致的研究分析，確定合理的橋梁設計方案以滿足不斷加速的山區公路建設和發展的需要。

【參考文獻】

篇5

中圖分類號：U442.5+9 文獻標識碼：A文章編號：

一座安全、耐久、健康的市政橋梁充分體現了設計者的智慧和審美觀，值得世人回味，經歷時間的考驗。總之，市政橋梁的結構設計，要在因地制宜的前提下，根據建設單位的市政橋梁設計任務書，認真學習國內外的先進技術，盡可能采用成熟的新結構、新設備、新材料和新工藝，遵照有關包括設計總則、荷載、各種材料的技術條件要求和各種容許數值、各類結構的構造要求和檢算方法等的設計規范和技術標準，采取適宜的設計方法，盡量避免主觀經驗因素對設計的影響。

市政橋梁設計是一個復雜的，系統的工程。需要豐富的理論知識，并且盡量避免主觀經驗因素對設計的影響。在市政橋梁設計過程中仍然有許多重大的理論問題需要解決。日前，國內的市政橋梁結構設計普遍有這樣的傾向：設計中考慮強度多而考慮耐久性少；重視強度極限狀態而不重視使用極限狀態，而結構在整個生命周期中最重要的卻恰恰是使用時的性能表現；重視結構的建造而不重視結構的維護。實際上，目前的市政橋梁設計中，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進行專門的耐久性設計。這些傾向在一定程度上導致了當前工程事故頻發、結構使用性能差、使用壽命短的不良后果；也與國際結構工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢相違背；也不符合結構動態和綜合經濟性的要求。

我國的市政橋梁設計理論和結構構造體系仍不夠完善，在市政橋梁設計領域，特別是關于市政橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進的地方。結構設計的首要任務是選擇經濟合理的結構力案，其次是結構分析與構件和連接的設計，并取用規范規定的安全系數或可靠性指標以保證結構的安全性。

許多致計人員往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。

1 設計方面的具體細節

構造設計存在漏洞。典型問題是伸縮縫處僅設普通橡膠支座。應改為橡膠活動支座，否則在汽車荷載作用下伸縮縫處易拉裂，普通橡膠支座變形，極大地影響結構安全和耐久性。橋面沒有設計整體鋼筋網，沒有考慮汽車超載問題。超載現象在我國公路運輸中較為普遍，汽車超載營運，會對市政橋梁結構長期的使用性能和耐久性產生不利的影響，因此除了交管部門要加強管理外，設計時也需要對超載帶來的后果進行研究、分析。伸縮縫處空心梁預埋數量不足，監理及施工單位必須事先做好復查工作。樁基主筋保護層與建筑制圖不一致，施工及監理單位必須十分注意這一問題，否則樁基主盤保護層難以達到設計要求。

2 結構的耐久性設計問題

市政橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環境、有害化學物質的侵蝕，并要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用，同時市政橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導致結構各部分不同程度的損傷和劣化。

在大跨度市政橋梁領域，國內從上世紀80年代以來，建造了大量的斜拉橋。雖然迄今為止出現倒塌或嚴重損害的例子很少，但已經有多座市政橋梁因為拉索的耐久性問題而不得不提前換索，既影響了使用，又帶來了經濟損失。需要指出的是，很多這類問題與沒有進行合理的耐久安全性設計有關，這也促使人們重新認識市政橋梁的耐久性問題。大量的病害實例也證明，除了施工和材料方面的原因，影響結構耐久性的根本因素是來自構造設計上的缺陷。國內從上世紀90年代開始重視了對結構耐久安全性的研究，也取得了不少成果。而這些研究大多是從材料和統計分析的角度進行的，對如何從結構和設計的角度來改善市政橋梁耐久安全性卻很少有人研究。而且，長期以來，人們一直偏重于結構計算方法的研究，卻忽視了對總體構造和細節處理方面的關注。因此，需要努力將耐久安全性的研究從定性分析向定量分析發展。

3 結構的疲勞損傷問題

市政橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載，會在結構內產生循環變化的應力，不但會引起結構的振動，還會引起結構的累積疲勞損傷。由于市政橋梁所采用的材料并非是均勻和連續的，實際上存在許多微小的缺陷，在循環荷載作用下，這些微缺陷會逐漸發展、合并形成損傷，并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋得不到有效控制，極有可能會引起材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損傷往往不易被檢測到，但其帶來的后果往往是災難性的。疲勞損傷過去一直被認為是鋼橋設計中的核心問題，由鋼結構疲勞引起的鋼材開裂案例較多，亦有不少因疲勞斷裂引起市政橋梁垮塌的例子。

4 市政橋梁的超載問題

市政橋梁超載主要有三種情況：其一是早期修建的老橋超齡負載運營；其二是市政橋梁通行的實際車流量超過設計流量；另一種是車輛違規超載。前兩種產生的原因主要是設計荷載的變化和交通量的增加，后者是車輛使用者違法超載營運，后兩種超載現象在我國公路運輸中較為普遍。市政橋梁的超載一方面可能引發疲勞問題。超載會使市政橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現一些超載引發的結構破壞事故。

5 抗震性能

對于修建在地震區的市政橋梁，應按抗震要求采取防震措施；設計中嚴格要求施工質量，如施工接縫處的強度保證等；對結構各部加強整體聯結，加強市政橋梁支座的錨固，加強墩臺及基礎結構的整體性，增強配筋，提高結構的延性；對橋位處的不良土質采取必要的土層加固措施，對結構抗震的薄弱環節在構造上予以加強；對梁式橋，要在墩臺上設置防止落梁的縱、橫向擋塊，以及上部結構之間的連接件；在重要的市政橋梁上，必要時需采用減震消能裝置，如橡膠墊塊，特制的消能支座等。

6 環境保護和可持續發展

市政橋梁設計應考慮環境保護和可持續發展的要求，包括生態、水、空氣、噪聲等幾個方面。應從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、上部結構施工方法、施工組織設計等多方面全面考慮環境要求，對于施工過程中的植被破壞、水土流失、排渣污染等，應采取切實可行的工程控制措施，并建立環境監測保護體系，將不利影響減至最小。

7 市政橋梁結構設計的幾點注意事項

7.1 結構系統的可靠度分析

對于結構系統可靠度分析的非常復雜的研究課題，許多學者對此從不同角度進行了研究，提出了一些概念和方法。系統可靠度分析研究內容車富，難度較大。

7.2 人為差錯的分析

許多結構的失效并作由荷載、強度的不確定性造成，而往往是設計、施工、使用等環節中人為差錯造成的，這方面事例很多，已成為目前研究熱點之一。

7.3 在役結構的可靠性評估與維修決策問題

對在役建筑結構的可靠性評估與維修決策正成為建筑結構學的邊緣學科。它不僅涉及結構力學、斷裂力學，建筑材料科學、工程地質學等基礎理論，而且，與施工技術、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等有密切的關系。同時，經典的結構可靠性理論，在在役結構的可靠性評估中也必將得到相應的發展。

7.4 模糊隨機可靠度的研究

模糊隨機可靠度理論研究是工程結構廣義可靠度理論研究的重要內容。隨著模糊數學理論與方法的完善，模糊隨機可靠度理論也必將進一步完善和發展。

8 結束語

總體來講我國的市政橋梁設計理論和結構構造體系仍不夠完善，市政橋梁設計是一個復雜的系統的工程，需要豐富的理論知識，并且盡量避免主觀經驗因素對設計的影響。

篇6

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：

一、橋梁鋼結構疲勞設計的基本原則

1、在選取橋梁鋼結構細節時，在經濟條件允許的情況下，盡量選取疲勞強度等級較高的細節構造或采取提高構件疲勞強度等措施。

2、在橋梁鋼結構疲勞計算時應考慮構造的可更換性，同時照顧施工、營運、維修、養護等橋梁壽命期內的各種因素，對構造進行分類，在進行疲勞計算時要采用不同的保證率；對于重要但無法更換的構件，取其中最高的保證率，對于可以更換的構造按更換和維修費用高低分別取不同的保證率，費用較高的保證率就高，反之則較低，但最低保證率不得低于97％。

3、在低溫地區建造鋼橋或鋼筋混凝土疊合橋梁，必須考慮冷脆性和動態負載耦合作用的影響，材料的選擇要有比較高的韌性，要提高材料斷裂韌性的水平。應明確結構工作溫度的最底限，設計時要將連接部位的承載力比其相連的桿件承載力高20～50％。在設計構件的斷面時，在滿足應力和結構穩定的情況下，盡量使用相對較薄的斷面。

4、在結構設計上，當結構不能避免應力集中和焊接缺陷時，或由于結構形狀限制而不能進行非破壞性檢驗，或結構中小于臨界尺寸的缺陷有被漏檢的可能時，選用的材料和焊條必須韌性要高。

5、在進行焊接結構的設計時，避免焊縫集中和重疊交叉，盡量減少焊接產生的殘余應力。結構設計應盡量使由于缺陷所引起的應力集中減小到最低限度，如不采用尖銳角，盡量用較大半徑的圓弧代替，盡量保證結構的幾何連續性和剛度連貫性。除特殊情況外，不得使用間斷焊。焊縫端盡量設置在應力較低處，對重要構件焊縫位置應打磨平順，保證應力流線平順通過。

二、橋梁中的鋼結構設計問題

1、設計方面

對任何一個工程來說，核心部分是設計，設計的優劣在很大程度上影響著工程的造價、質量、施工難度以及工期。我國雖然有一些優秀的設計，但是大多數設計都存在著一定的問題，設計上的不合理不僅給經濟帶來損失使得投資加大，還給橋梁工程的質量埋下了安全隱患，嚴重阻礙了我國橋梁建設技術的進步。尤其是橋梁鋼結構的設計，基本上遵循相同的模式，套用現成的設計，沒有創新思維，也很少采用一些新材料或者新結構，不能根據實際的地域情況、周遭環境進行設計。加之在設計的過程中，沒有充分計算鋼結構的性能參數，往往為了追求穩固的效果，而隨意增大強度系數，造成了不必要的材料和物資的浪費，另外在參數計算中對實際使用情況考慮的不夠全面，使橋梁在使用過程中出現失穩以及應力屈服的現象。上述情況都是鋼結構橋梁設計中的常見問題。

2、質量方面

橋梁鋼結構在選材方面一定要注意質量問題，因為針對于橋梁來說，受力的主體是鋼筋和混凝土，所以影響橋梁的使用性能的決定性因素就是鋼結構的質量。在設計時要嚴格遵守國家強制規范設計，不得隨意降低標準設計，另外在制作鋼結構的時候要嚴格按照規范進行操作，嚴格執行每一道工序以保證橋梁的工程質量，避免出現安全事故。

3、銹蝕現象

鋼材的主要成分是鐵，所以對于鋼材而言不可避免的就會發生自然銹蝕現象，這也是造成橋梁設計危害的一個方面原因。如果鋼結構銹蝕到一定程度就會嚴重危及橋梁的安全和使用壽命。鋼結構在使用過程中，如果發生銹蝕，就會使結構本身的受力能力降低，使橋梁在行車荷載的作用下，整體受力不穩定，部分銹蝕嚴重的位置出現彎曲現象，會影響橋梁的使用，嚴重的還會引發交通事故，后果不堪設想。

4、焊接工藝

焊接質量對工藝方法的依賴性較強，在影響工序質量的各因素中占有更重要的地位。其影響主要來自兩個方面：一方面是工藝制訂的合理性；另一方面是執行工藝的嚴肅性。鋼結構主要是靠焊接工藝結合在一起的，焊接過程如嚴格不按合理的工藝執行就會產生焊接缺陷，焊接缺陷不僅給生產帶來了許多困難，而且可能帶來災難性的事故。據統計好多鋼結構事故中，絕大多數是由焊接缺陷而引起的。這種焊接缺欠比較容易出現在鋼結構焊接的細節上，這些焊接細節問題都是會影響鋼結構整體受力的穩定性。如果不加以防范，就會埋下安全隱患。

5、不良細節構造

不良的構造細節會使幾何應力集中，這在鋼結構設計中是最容易被忽視的地方，也是比較容易引發事故的原因之一。橋梁鋼結構因為細節設計不良致使橋梁在使用過程中，幾何應力集中疊加，在可變荷載的作用下，這些細小的損傷不斷擴展，導致疲勞應力的擴大，最終導致事故發生。橋梁是一個整體結構，一些不起眼的細節可能就會使整個橋梁的受力系統遭到破壞，如果某個細小的構造出現應力集中或者應力疲勞，就容易出現變形，使鋼結構出現應力屈服。

三、鋼結構的完整性設計

1、鋼結構的完整性理念

鋼結構的特點是強度高，并且具備抗壓和抗拉的相關優點，而橋梁是為了滿通運輸要求的產物，在我國，鋼結構橋梁應用十分廣泛。在現代橋梁建設中，鋼結構屬于主體構造，鋼結構是把鋼材經過焊接手段連接到一起組成的復雜的受力系統，具有承載性能和耐久性。橋梁的完整性設計的目標是確保在使用年限內的可靠與安全，近年來，人們開始更多的考慮如何才能保證橋梁鋼結構的完整性。橋梁的鋼結構完整性設計有多種因素確定，設計除對結構、構件連接及細節考慮外，焊接結構損傷和擴展也應引起廣大設計人員的關注。

2、焊接結構的完整性設計

(1)損傷的控制方式

①對于材料以及焊接接頭的強度和韌性要嚴格控制，盡量減少由于設計或者工藝因素對結構造成的傷害，注意焊接接頭處的工藝處理，在焊接之后進行必要的磨處理，避免由于焊接工藝不規范，影響鋼結構的穩定性。

②在焊接接頭的地方容易出現力學性能方面的改變，對于由于焊接缺陷導致的損害，不能只是通過提高母材的質量進行控制，還要思考通過其他的方法解決應力屈服的問題。

③焊接材料的選擇以及和母材的組配方式對鋼結構的整體性和穩定性產生著較大的影響，因此注意要焊接材料的選擇以及和母材組配的方式。

④細節決定成敗，因此在實際的使用過程中要特別注意細節的處理，例如橋梁鋼結構的穩定性遭受到破壞，或者由于受力不均勻出現應力屈服這些方面都會引起橋梁的鋼結構的損害，由此可見，我們對于一些細節的設計要有足夠的重視，細節設計是控制損傷和保證結構完整的關鍵。

⑤鋼結構的腐蝕會直接影響應力情況，在鋼結構的設計中合理的防腐設計不僅可以是鋼材的耐腐蝕性能充分發揮出來而且可以彌補鋼結構性能本身的不足，因此橋梁工程鋼結構在設計時就要做好防腐措施的設計，避免橋梁在使用過程中出現銹蝕現象。

(2)鋼結構完整性的設計要點

在橋梁鋼結構的焊接中，根據受力需要的不同來決定接頭的形式，由于接頭組織和力學性能的不均勻，致使接頭和母材存在一定的差異，此外，因為焊接殘余應力等細節造成幾何應力上的集中，這些對鋼結構的完整性都會造成影響。所以，在設計的時候要注意以下幾個要點：根據橋梁的實際使用情況以及荷載要求計算鋼結構的應力系數，選擇合適的材料以及焊接形式；關鍵結構的細節設計要遵循不留死角，方便焊接、傳力簡潔、方便維修以及安裝的原則；要避免出現應力集中或者應力疲勞現象，有效防止應力屈服或者受力失穩現象；在設計時必須考慮焊接檢測的相關要求，必須以無損檢測等相關控制指標來檢測焊接質量。

結束語

橋梁工程質量的好壞直接關系到國家財產和人民生命安全，只有采用正確的焊接工藝、優選設計和科學的質量管理方法，加強對焊接質量的有效控制，提高了橋梁工程質量，對橋梁的制造及檢測、管理具有實際的指導意義。

參考文獻：

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就橋梁結構設計而言，需要設計者具備較為豐富的理論知識，以及豐富的工程經驗，避免基于主觀認知的偏差而影響到整個設計的準確性。當前國內橋梁結構設計中，過多的關注橋梁設計的結構強度，而對橋梁結構設計的耐久性與抗震性等缺乏關注，在設計過程中由于缺少全方面的關注，導致整個橋梁結構設計方案存在一定的缺陷，而這種缺陷若不能夠及時的解決，則為橋梁日后應用帶來風險隱患。針對此，需要橋梁結構設計者不斷的總結工程經驗，并及時更新橋梁結構設計工藝與觀念，不斷優化橋梁結構設計方案，使其符合不斷發展的橋梁建設需求。

一、國內橋梁結構設計現狀

在橋梁設計整體上分析，當前國內橋梁設計理論與結構構造體系尚不完善，在橋梁設計領域，尤其是針對橋梁施工與使用期安全性問題仍存在著諸多需要改進的地方。橋梁結構設計者首先需要考量的問題是選擇經濟合理且符合安全標準的結構設計方案，其次是結構分析與構建以及連接的設計，并選擇合規范規定的安全系數或可靠性指標，確保橋梁結構的安全性。普遍設計人員更多的關注于規范對結構強度的計算上的安全性需求，但是卻缺少了從結構體系、結構材料、結構維護、耐久性等方面去對結構安全性的考量。綜合以上，可以總結為當前國內普遍橋梁結構設計存在著片面性的問題，橋梁結構設計考量因素缺乏全面性[1]。

二、常規橋梁結構設計注意事項

常規橋梁結構設計需要關注三個方面的問題，首先，橋梁結構的耐久性問題。耐久性也就是橋梁的使用壽命，從橋梁結構設計方面考量也就是整體結構設計是否能夠確保橋梁未來投入應用中符合預期的耐久性標準。其次，橋梁疲勞損傷問題。橋梁投入應用過程中需要承載車輛荷載以及風荷載，在長期應用中可能在結構內部產生損壞變化盈利，影響到橋梁的穩定性，基于此，在橋梁設計期間，需要考慮到整體結構設計是否能夠承受多種客觀環境所形成的荷載量。第三，橋梁的超載問題。橋梁的超載一方面能夠引發疲勞問題，另一個反面由于長期超載導致橋梁內部損傷不能夠及時回復，或長久不能恢復，將會導致橋梁在正常負荷載下的工作狀態發生改變[2]。

三、常規橋梁結構設計所存在的問題分析

（一）橋梁設計耐久性問題

橋梁結構設計的耐久性問題，一方面來自于初期設計的影響，另一個方面來自于施工期間環境與操作的影響。耐久性是評價橋梁建設質量的重要指標之一，在設計與建設期間是否考慮到耐久性原則，將對后期應用效果產生重要影響，一旦耐久性受損，則為后期修復帶來一定難度。例如，近幾年所發生的大橋坍塌事故，便是由于橋梁使用年限較為久遠，導致結構材料的力學性有所弱化，結構整體承載能力下降，由此致使大橋出現坍塌。基于此，需要設計人員在設計初期對機構設計中的細節問題加以重視，同時對施工期間可能出現的多種影響因素進行綜合考慮，完善橋梁結構的耐久性設計[3]。

（二）橋梁設計疲勞損傷問題

在不同的地區，橋梁具有著不同的應用價值，但是承受車輛的荷載是所有橋梁需要具備的基礎功能。車輛荷載屬于動荷載，將會在橋梁結構內部形成循環盈利，而橋梁長期受到這種循環盈利的作用，必然會導致其內部結構產生疲勞損傷。另外，在橋梁建設期間，受到多種不確定因素的影響，而橋梁結構的內部材料會存在不均勻或不連續的情況，因此，設計人員在進行橋梁結構設計期間，需要全面的認識到建設期間不確定因素的存在，且這些因素對橋梁耐久性的重要影響。但是，顯然當前國內普遍設計師對這一點原則的關注度不足，導致其不能夠在設計上予以更多的考量[4]。

（三）橋梁結構設計的超載問題

在橋梁投入到實際應用期間，可能存在著多數數據不在原有的橋梁結構設計范圍內，出現荷載超出原定值的情況。超載對橋梁的影響為，加大了橋梁負載應力的幅度，導致橋梁結構的疲勞損傷等問題。而當前普遍橋梁結構設計是不能夠充分的認識到這一點問題，或不將其考慮在設計范圍內，可能對橋梁結構造成不可恢復的損壞，影響到橋梁的整體質量，甚至是在應用期間出現嚴重的安全事故。例如，武夷山公館大橋坍塌事件、哈爾濱機場高速大橋坍塌事件等，都是由于超載問題考慮不到位所導致[5]。

（四）橋梁結構設計的抗震性能問題

就我國地理環境來看，存在著地勢多樣、山地面積廣、處于環太平洋地震帶上的特征，基于此，針對我國地勢環境在進行橋梁設計期間，需要考慮到橋梁的抗震功能。地震對橋梁的破壞力非常強烈，尤其是震中地帶，可能會導致毀滅性的傷害。需要橋梁設計者充分考慮到抗震原則，在進行結構設計期間參與抗震工藝設計，同時需要考慮到橋梁施工期間材料的選擇或施工工藝的選擇等。但是，國內普遍橋梁設計僅按照常規橋梁設計原則進行橋梁結構方案的設計，只有針對特殊要求的橋梁才會考慮到抗震設計，因此，多數橋梁結構設計中并未參與到抗震設計[6]。

四、常規橋梁結構設計優化建議

（一）優化橋梁結構設計的耐久性

針對橋梁的耐久性，國內之前的技術規范中并沒有明確作出規定，設計人員在進行橋梁設計過程中對橋梁的耐久也沒有過多的關注，也就沒有針對耐久性設計的相關方案。在橋梁投入到應用期間，日常維護與檢修也沒有針對耐久性作出具體規范，導致橋梁在應用期間可能基于耐久性不足而出現坍塌等事故。為改善這一問題，最新推出的橋梁設計規范中，對橋梁的應用年限進行了明確的規定，要求設計人員結合應用期限參與到實際設計中，加強對橋梁耐久性設計的關注[7]。

（二）改善橋梁結構設計的超載問題

當前，國內多數橋梁會在實際應用期間出現不同程度的超載問題，其主要表現為橋梁超出應用年限而導致的超齡負載以及車流量過大所導致的橋梁超載問題。以上所述超載現象都會導致橋梁結構出現疲勞損傷，影響到橋梁的整體質量與運行效果，極大的降低了橋梁同行的安全性。針對此，需要設計人員在實際設計期間，結合橋梁工程所處的環境與地質條件等，準確的對橋梁運行中可能出現的因素進行分析，應用相關科技手段對橋梁的運行進行模擬操作，以便于對整個設計方案進行調整與優化，確保橋梁結構的設計質量能夠滿足橋梁運行的實際需求。

（三）解決橋梁結構設計的疲勞損傷問題

橋梁在實際應用期間所受到的荷載主要來自于車輛荷載動態荷載，橋梁設計人員需要充分認知到這一點。動態荷載能夠直接對橋梁結構產生作用，為橋梁結構帶來循環變換的作用力，價值橋梁運行期間所出現的超載現象，導致橋梁在長期應用下出現結構疲勞損傷，而這種損傷可能形成橋梁裂縫或斷裂等。基于此，需要橋梁設計人員在設計階段變成充分考慮到橋梁在長期應用下會出現的疲勞損傷問題，經由對橋梁應用地區車流量與其他環境指標的分析，掌握準確的數據，將其考慮到橋梁的實際設計過程中。確保設計流量能夠符合此地區的最大符合量，并有針對性的對整個橋梁結構的設計進行優化，避免或降低其可能出現的疲勞損傷情況，如此才能夠避免橋梁結構在實際應用期間出現嚴重的不良事故。

（四）優化橋梁結構設計的抗震性

雖然并不是每個地區都會面臨地震的威脅，但是基于地震對橋梁所產生的重要影響，需要將抗震因素考慮到整個橋梁設計中。橋梁是抗震救災期間的主要通道，其抗震性能必須要提升，在整個橋梁設計期間，需要關注避開地震帶與板塊活躍地帶，在橋梁建設地區進行地震動力學分析，根據其分析結果，對結構抗震的薄弱環節予以強化，提升橋梁的整體連貫性。另外，橋臺的設計需要盡量選擇在穩定地帶，加強橋墩的基礎；關注橋梁施工質量，做好細節處理，確保橋梁連接處的穩固性；針對特殊環境在橋梁上架設減震設施。

五、結語

綜合上文所述，橋梁結構設計是整個橋梁設計中的重要環節，其設計質量如何將直接影響到橋梁應用期間的安全性，因此，必須要不斷的優化設計方案，確保橋梁運行的穩定性與安全性。當前國內常規橋梁結構設計普遍存在的情況是缺乏對抗震、耐久性、超載問題的考慮，需要有針對性的優化原有的橋梁設計方案，提升橋梁結構設計的全面性。

作者:陳小剛 單位:浙江省交通規劃設計研究院

參考文獻：

[1]楊振祥，張忠文.高速公路常規結構橋梁設計分析[J].工程建設與設計，2016，09(15):63-65.

[2]彭德秀.橋梁結構設計問題分析[J].黑龍江交通科技，2015，06(01):154-156.

[3]楊舟.橋梁結構設計關鍵問題討論[J].江西建材，2014，07(22):165.

[4]宋吉.解析橋梁結構設計問題[J].中國新技術新產品，2014，05(12):92.

篇8

【關鍵詞】市政橋梁；結構設計；要點

市政橋梁與其它類型橋梁相比，其主要的建設作用在于充分滿足使用功能需求的同時，對周邊景觀、環境的協調度也著重關注。

1.橋梁結構設計概述

由于整個結構設計的科學準確性將會在一定程度上受到設計人員主觀因素的影響。因此，在橋梁設計中，需要相關工作人員在設計中能夠具備極為扎實的理論基礎及豐富的實踐經驗。在當前的橋梁設計中，大部分設計人員都著重關注強度問題，但整體結構的耐久度始終處于被遺忘的狀態下。結構耐久度與時間有著較為緊密的關聯，在橋梁建成的較短時間內是無法對其進行細致查看的。但是如果結構耐久性出現問題，哪怕是極其細微的問題，都有可能帶來難以解決的問題。而這種結構設計問題是完全不符合結構動態設計理念的。當前我國對于市政橋梁設計的結構體系依舊有待近一步完善，在市政橋梁的設計領域在施工及安全性兩方面有待解決的問題較多。對市政橋梁進行設計的首要任務便是盡可能地選取一個經濟合理性較強的設計方案，另外還需著重關注橋梁內部構件及連接方面的設計。采取符合相關規范的安全系數對整個橋梁工程的安全性實施保障。

2市政橋梁結構設計問題及解決措施

2.1設計上存在的漏洞問題

在市政橋梁結構設計中，極為常見的一大問題便是伸縮縫的相關設計。大部分的城市橋梁在設計中將伸縮縫設置為普通類型的橡膠支座。但是為了確保其安全性，需要將其修正為活動型的橡膠支座，從而有效避免出現拉裂問題。此類問題產生的主要原因是，如果設計普通支座，則有極大的可能會出現變形情況，對整個橋梁的結構安全及耐久性兩方面均極為不利。通常情況下，橋面不會與整體的鋼筋網相關，也不會對超載問題進行考慮。但當前現狀是，在我國交通運輸超載問題極為常見，對于城市橋梁的使用安全性及耐久性均帶來了極大的考驗。針對此類問題，在將相關情況上報給管理部門加強管理的同時，還需在設計中將超載相關內容納入其中，對其全面充分的考慮。由于伸縮縫所預埋之處的空心梁常常會出現數量不夠的問題，因此，相關施工管理部門需著重注意前期的檢查工作。

2.2耐久性設計問題

在對市政橋梁進行建設時，由于整個橋梁體是需要完全暴露在空氣之中的，因此日積月累下來極易遭受周邊環境的影響與有害物質的侵蝕。另外，橋梁結構還會受到交通車輛承載、地震、疲勞等多重因素的影響，在對其進行施工建設時所用材料在經過風吹日曬的侵襲后，自身的性能將會逐漸走向衰退，整個橋梁結構各處均會出現損傷。雖然現今出現的橋梁倒塌案例數在逐漸減少，但是不可否認的是，仍舊有許多橋梁由于受到拉鎖耐久性的影響，致使其使用性遭受嚴重損害。有部分市政橋梁拉鎖并未到達常規使用年限便不得不提早退休。耐久性問題的突出化致使橋梁建設后無法正常使用，帶來了極大的經濟損失。耐久性問題的日益突出促使人們不得不加強對其的關注，在相關的結構設計中應對整體與細節上的結構設計加強重點，對橋梁耐久及安全性的研究也應逐漸趨向于定量分析。

2.3著重關注抗震性能

有部分市政橋梁的修筑地可能在于一些地震常發地帶，因此在對此類市政橋梁進行結構設計時，應將抗震性能考慮其中，采取一定的抗震措施。在結構設計中應注重對施工質量的控制，在接縫處確保其強度。對于橋梁的結構設計，還需將整體聯結性放在重要位置，加強橋梁墩臺與基礎結構之間的整體連貫度。加強配筋，進一步提升整體結構的延性。有部分橋段所處地域的土質較為不良。在對此橋段結構進行設計時，則需對實際狀況充分考量，采取相應的加固措施。對于一些抗震性能較為薄弱的地方還應對其構造進一步加強[2]。有部分市政橋梁對于整個城市的發展而言極為重要。針對此種橋梁，在結構設計時，可以在各方面條件均允許的情況下，對橋梁采取一些具有較好減震性能的裝置，如橡膠墊塊等。

2.4疲勞損傷問題

市政橋梁結構一般承載的車輛及風向荷載均屬于動荷載范疇內，在整個橋梁的結構內將會逐漸形成一種應力，且此應力具有循環變化性。這些應力一旦產生會致使整個橋梁結構出現不必要振動的同時，出現疲勞損傷。大部分的市政橋梁施工中所采用的材料或多或少的會存在著一定的缺陷，且缺乏均勻、連續性。一旦受到循環應力的作用影響，細小的缺陷將會逐漸集中匯聚，最終產生結構損傷或是裂紋。如果設計人員在設計中未將此問題納入至考慮范疇中，相關的施工人員在施工時則無法對出現的宏觀裂紋采取科學的應對解決措施，進而導致更為嚴重的結構脆性斷裂問題出現。較早時期的疲勞損失無法被及時檢測出，但是其所帶來的危害卻是能夠與災難相等同的。因此，在橋梁設計中需對此問題著重關注，加強防范。疲勞損傷在橋梁設計中的地位極為重要且關鍵，由其引發導致的開裂問題極多。因此，在市政橋梁結構設計中，需將此類問題作為極為重要的考慮因素。

3.市政橋梁結構設計關鍵點

3.1防洪水位及人行橋欄桿

在對橋梁結構進行設計時，需在充分考量百年洪水位的基礎上對所處地域的防洪水位著重關注，核查其相關影響。在對人行橋欄桿進行設計時，需做好相關的抗水平外推檢算設計，欄桿重量也不應超過1.2kN/m的范圍，樣式應以豎條或是整板為主。欄桿建成后明令禁止行人攀爬，對于一些特殊欄桿給予橋梁設計的影響也應充分全面的考慮。

3.2交通量及特殊荷載

在進行城市橋梁結構設計時需在對其所承載交通量全面分析的基礎上進行車道寬度、結構的預測明確。特別是一些互通式的立交橋在設計時，需依照其自身需求、車輛行駛速度充分考量，對橋梁的結構規模合理設計，避免出現交通堵塞問題。我國的超載問題極為突出卻又無法完全杜絕。對于一些極為突出、明顯化的超載情況，可能會導致出現橋梁塌陷、傾覆等問題。因此在結構設計中需對此類特殊因素著重考量。在進行橋梁荷載驗算時，需在最大荷載值的基礎上進行1.4倍的乘以處理。對于一些支座或是墩梁結構可以考慮安裝抗傾覆裝置。

3.3實例說明

英雄大橋是位于南昌的一座跨贛江特大橋，其無論是從結構還是施工上看均達到了世界超一流水平。整座大橋無論是樁基、邊跨鋼箱梁還是鋼箱梁合龍的設計施工，均讓相關工作人員煞費苦心。通過對橋梁設計問題的著重分析研究，最終獲取到了較好的成效。為了更好地應對可能出現的問題，相關設計人員對此橋結構進行了再設計施工，對其系桿進行了加固設計，以此幫助其更好承受拱腳推力，滿足荷載需求。與此同時，還在橋梁內部結構加強了減震性能的設計，從而全面有效的抵擋可能發生的地震災害。另外，在大橋的兩側還進行了1.5m人行道的設置。

4.結語

現今的市政橋梁結構設計體系尚且有待進一步的健全完善，需要借助多方力量的幫助支持。城市橋梁設計本身就具有極強的系統復雜性，需要設計人員具備極為豐富的理論知識及專業化的實踐技能，盡可能地將一些由于主觀因素導致出現的不利設計結構影響降到最低，將對橋梁質量產生損害的不良因素盡可能地規避，從而更好地達成城市橋梁工程規劃要求，為后期的施工建設提供幫助。

參考文獻：

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在我國基礎建設與快速發展和行業競爭激烈的今天，充分利用企業歷史設計資料對提高設效率及競爭力顯得尤為重要。然而現行的軟件已經無法良好支持后續方案設計所用的數據，阻礙了設計單位對其進行有效的復用。橋梁設計資料復用是一個復雜的過程，要綜合考慮橋梁的功能、結構、造型以及材料待信息。

設計復用是加快設計進程和降低成本一個有效方法，但設計工程師同時還必須要注意設計復用的易用性、可配置性以及第三方所能提供的技術支持和相關技術配套，如設計文檔、驗證和測試工具等。

隨著計算機輔助設計技術的普及，幾乎每個設計院都留下了大量電子設計圖紙和文檔，其中有設計圖紙以及相應的計算書。知識經濟時代的到來，使歷史設計資料已經成為設計院核心競爭力的重要組成部分，充分利用這些歷史設計資料顯得猶為重要。復用技術已經成為目前軟件開發等領域的熱點問題。為了以后在橋梁結構設計過程中有效地利用已有資料，需要在已形成的企業文檔和可供復用的設計案例之間建立聯系，從而形成利用已有設計案例的有效機制，在提高設計效率的同時也使企業競爭力加強。

1 系統框架

為了充分挖掘設計院留存的設計案例，需要將已有的設計文檔，按照組織方式進行分類形成設計資料庫并進行結構化存儲。基礎數據庫包括知識庫和系統數據庫，用來存放企業知識；基礎數據庫由預處理模塊對企業設計文檔進行處理后獲得，形成可供重用的案例庫，并通過結構設計的結果進一步充實。

但是橋梁結構的可靠性也是我們要研究的重點，結構設計要解決的根本問題是：在安全適用與經濟合理之間選擇一種合理的平衡，力求以最經濟的途徑，使建造的結構滿足下列各項預定功能要求：1）正常施工和使用時，結構能承受可能出現的各種作用，在設計規定的偶然事件發生時和發生后，結構能夠保持必需的整體穩性；2）在正常使用時，結構具有良好的工作性能，不會產生過大的裂縫和變形；3）在正常維護下，結構具有足夠的耐久性能，不會過早地發生破壞。只有這樣留存下來的數據，才能更好的為以后的設計復用提供有效的幫助。

2 面向對象的層次型橋梁數據組織

面向對象的框架表示方法，將復雜對象逐步分解為各個相互關聯簡單的子對象，這樣比較符合橋梁結構設計人員的分析思路。系統中按功能及常規的設計步驟來決定分層原則，同時也考慮了設計對象與案例分層原則的一致性。設計人員所用的層次型橋梁結構設計數據模型，面向對象的案例數據組織橋梁結構設計案例中包括項目的案例、結構體系案例和構件類案例,在這種多類案例的集合中，不同類別的案例，由于其問題求解描述不同，其屬性集中的元素往往不同；而同一類別的案例，其屬性集相同，僅由于屬性的取值不同就構成了不一樣的案例。為將圖形屬性和一般屬性區別開來，首先建立如下定義: 較大的實例序列，基于此形成可供進一步修改的相似案例，從而得到基本滿足功能需求的實例構件描述性屬性，該屬性和構件的圖形和材料屬性無關，是描述性屬性，如構件名、構件類型等。構件案例屬性,包括圖形屬性和材料屬性，如在某案例中T 梁翼緣高、混凝土等級等。通過劃分描述性屬性和案例屬性，將構件的描述性屬性和構件的幾何繪圖屬性以及材料屬性分隔開來，從而在降低計算量和算法復雜度等方面為案例的分類和獲取提供了方便，為后期構件的相似性定義提供了數據基礎。

3 橋梁結構設計案例相似性定義

采用基于案例推理( case2based reason ing CBR )。CBR 的主要思想是將抽象的功能需求轉化為具體的結構設計方案；推理的過程是將知識庫中的實例和實際的功能需求進行比較，找出相似度比。

4 基于相似案例的智能修改技術

最簡單的案例修改方法是不進行任何改動而采用檢索到的案例；但在橋梁結構設計中，由于設計條件千差萬別，完全一致的設計案例相對較少，大部分設計案例需要在以往的相似案例上進行一系列修改以達到新的設計要求。一般的CBR系統將案例修改工作留給設計人員，這是CBR 系統弱點之一。本研究采用多元線性回歸對構件參數進行修正，以下論述具體的修改步驟。

1) 獲得輸入參數,根據相似性計算確定最接近的案例；2) 將已經得到的相似案例和數據庫中的案例比較，獲得相似案例的同一類案例組。

5 設計結果圖形自動化排列

在結構設計出圖過程中，結果輸出時往往需要人工對輸出圖塊進行定位，而在圖紙輸出過程中往往一次生成大量圖塊，這就需要繁瑣的人工操作鑒于，此系統中集成了圖形輸出的智能排列模塊，通過制定一系列規則，完成圖形排列的自動化。同時，為方便用戶調整，還為其開發了圖形快速排列工具，允許用戶通過簡單選取與拖動，調整圖形排列布局。

現在，在工程設計資料復用方面有了一些初步研究，美國斯坦福大學學者通過對建筑類產品模型相關研究，發現支持設計復用的有效信息，并開發了CoMem系統，該系統可以支持設計知識的復用，使設計者能夠對已有設計案例進行數據獲取。

本文構建了橋梁結構設計復用系統的架構，通過對橋梁數據分析和面向對象的橋梁結構數據組織，提出了適合橋梁結構設計，基于最近鄰方法的橋梁構件、結構體系以及項目3個層次的相似性定義，系統地建立了獲取相似案例的方法。采用多元回歸和人工神經元網絡挖掘以往設計案例中包含的知識，以實現對相似案例的修改生成符合新的設計要求的橋梁設計案例，并實現了輸出修改案例后圖形自動排列，輔助用戶快速排列系統生成的圖形。本文嘗試建立包括結構設計、出圖、圖形排列全過程的橋梁結構設計計算機輔助體系的基本架構，為復用以往橋梁結構設計方案提供了新的方法和手段。

參考文獻：

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中圖分類號：TU99文獻標識碼： A

一、橋梁結構設計中的原則

（1）結構安全

橋梁必須安全，要有足夠的承載能力，能保證橋梁上部車輛、行人交通的正常運行，并保證橋梁下部的水流或交通流的宣泄不會對下部結構造成損傷，只有在滿足了這一基本原則后，才能談得上對橋梁結構的其他要求。目前我國的規范主要基于可靠度理論研究而來，在橋梁結構設計時，結構荷載的種類、形式和大小的選擇是否合適以及結構荷載組合的選擇也就成為了橋梁結構安全設計的重中之重，對大跨度橋梁風載、地震荷載、混凝土徐變和收縮影響以及溫度的變化影響都需列入荷載進行分析、組合、驗算。

（2）耐久適用

目前我國的橋梁設計施工對橋梁的強度重視有余而對橋梁的耐久性重視不足，而橋梁的耐久性是涉及結構、環境、材料、施工、運行期間荷載、后期養護等眾多因素的復雜問題，橋梁耐久性的保證應由細致正確的結構設計、優良的材料選擇、嚴格的施工以及必要的養護管理組成。我國目前定量的耐久性設計理論并不完善，故在具體工程設計中加強定性設計。

（3）經濟合理性原則

鑒于我國是世界上人口最多的國家，也是最大的發展中國家，蓬勃發展的經濟與現有資源的矛盾日趨突出，城市橋梁設計應在安全、適用的前提下，遵循有利于節約資源的原則，除了要考慮施工技術、結構形式等因素外，還要考慮橋梁造價問題，這是一個現實的問題，在考慮的時候應遵循基本達標、擇優而取、節約成本的原則：1、必須要達到橋梁的最基本要求，且經濟指標是否接近最佳范圍；2、要和其他方案反復比較，確立最佳方案；3、所選方案要盡量減少對自然環境的破壞，盡量和自然環境相協調，相結合。

（4）保護環境原則

在建造橋梁的過程中往往會對周圍的環境造成破壞，對空氣和植被也會產生一定影響，目前人們對環境的重視程度大大提高，所以在橋梁結構設計中要高度重視環境的保護，在設計橋梁結構之前要充分考慮橋梁位置的選擇、橋梁的跨度以及施工的方法，要將施工對環境的影響降到最低；要減少對自然河道、植被的破壞，減少水土流失，避免污染，最大程度的保護好環境，還要把可持續發展的思想融入到橋梁結構的設計中去。

二、城市橋梁結構設計要點

（1）橋梁結構設計的抗震性

由于橋梁可以起到聯絡交通的作用，所以在許多山區以及大江大河橫穿的城市等都需要搭建橋梁，但像我國的云貴川山區等地又是地震的多發處，所以在這些地區的橋梁結構設計就需設計者充分考慮地勢問題，應避開地震高發區或地震后易發生塌方、崩塌、泥石流等的地質災害的地區。因為地震災害具有的不確定性，以及人們對橋梁結構地震破壞機理的認識尚不完備，這時為了應對突如其來的災難，橋梁設計人員就需要對于橋梁結構進行一些必要的減隔震措施，同時加強橋梁接縫處、橋梁上下部連接處、地基墩臺和橋面的整體強度，對橋梁的關鍵部位進行仔細的核算與周全的考慮，而且需要提前預算到地震后可控狀態下橋梁的完整程度，對于橋梁抗震結構的設計就需要全面考慮，精細核算，加強設計，這樣才能保證橋梁結構的優質性。

（2）橋梁結構設計的抗載荷能力

隨著我國經濟建設的大幅度提高，交通運輸日益繁忙，交通量與日俱增，超重和超載車輛不斷增多，車輛荷載加大，設想一下，在跨河橋梁上成群結隊的車輛全部擁擠在橋面上行駛，這對于橋梁的結構堅實度是一項巨大的考驗，所以在橋梁抗高負荷承載的情況下，就需要設計者對于橋梁目前和未來所要面臨的載荷能力能高瞻遠矚，應用合理的結構來應對這一情況，通過在橋梁結構設計中采用高強鋼材、高強鋼筋、高標號混凝土、預應力混凝土等先進材料和先進施工工藝減輕橋梁自重，增加橋梁抗荷載能力，在山區也可充分利用抗拉性能差而抗壓性能好的圬工材料（石料、混凝土等）來建造拱橋，具有就地取材、節省鋼材和水泥、構造簡單、養護費用少、承載潛力大等優點。

（3）重視耐久性設計，完善更新設計理念

通過對近幾年橋梁病害的分析余總結，橋梁的防水失效是誘發各種橋梁病害的最直接原因，所以在新設計橋梁時必須重視橋梁的防水設計，通過橋梁的整體性防水與橋梁細部防水相結合，以及橋梁的防水與排水相結合，同時增加橋梁鋼筋的保護層厚度，使用高標號混凝土以及在混凝土中添加阻銹劑等方法均能有效的提高橋梁的耐久性。我國目前橋梁設計中耐久性設計僅僅作為一個概念受到關注，而沒有專門的耐久性設計，應該努力把橋梁的耐久性設計從定性分析向定量分析發展，完善我國的耐久性設計理論。

三、城市橋梁設計過程中的細節

（1）提高橋梁兩側人行道路緣石高度

城市橋梁不同于公路橋梁，城市橋梁為了方便行人通常都在會橋梁車行道兩側設置專供人行過橋的人行道，而道路上人行道路緣石外露高度通常在10～20cm,通過近幾年案例分析橋梁上人行道路緣石高度越低則增大了車輛交通事故的概率，也增加了車輛發生交通事故是對橋上行人的傷害，我國重慶市已率先要求城市橋梁路緣石外露高度不小于30cm，這一點也值得其他地區的橋梁設計工作者借鑒。

（2）加強人行道欄桿設計

人行道欄桿宜采用防止行人蹬踏的橫線條欄桿，欄桿長度應以防止行人掉落為基準，欄桿結構必須安全可靠，我國現行的《城市橋梁設計規范》要求“作用在橋上人行道欄桿扶手上豎向荷載應為1.2KN/m；水平向外荷載應為2.5KN/m。兩者應分別計算。”的規定已經遠大于原《城市橋梁設計準則》中關于作用在橋上人行道欄桿扶手上的活載為“豎向荷載1.2KN/m;水平向外荷載1.0KN/m。兩者分別考慮（不同時作用）。”的規定，也大于現行《公路橋涵設計通用規范》中“計算人行道欄桿時，作用在欄桿立柱頂上的水平推力標準值取值0.75KN/m;作用在欄桿扶手上的豎向標準值取1.0KN/m。”的規定。同時在人行道欄桿設計時須采用下設錨筋的基礎，而以往許多設計僅僅采用榫槽設計，許多橋梁人行道為了考慮景觀設計通常采用石材欄桿，這類欄桿對防推、防撞效果不理想。

（3）橋上應預留足夠的管線穿橋管

城市中的各類管線如電力、通信、監控、給水等眾多市政配套管線需要敷設過橋，所以在橋梁的設計初期就應該綜合考慮，若前期考慮不足，就可能出現橋梁運行后期拆翻人行道加設市政管線，這樣不僅造成經濟損失也會造成不好的社會影響，故前期應加強與管線設計人員溝通確定需要在橋梁上預設的管道種類、數量，并且應考慮后期市政管線擴容的因素。同時我國現行《城市橋梁設計規范》規定了幾類禁止在橋梁上敷設的市政管線“不得在橋上敷設污水管、壓力大于0.4MPa的燃氣管和其他可燃、有毒或腐蝕性的液、氣體管。條件許可時，在橋上敷設的電信電纜、熱力管、給水管、電壓不高于10KV配電電纜、壓力不大于0.4MPa燃氣管必須采取有效的安全防護措施。”

四、結語

就目前而言，我國的城市橋梁結構設計理論尚不完善，結構構造體系不夠細致，作為橋梁設計工作者應該不斷總結經驗，引進國外先進設計理論，不斷創新完善我國城市橋梁設計理論，確保城市橋梁建設為我國城市發展做出貢獻。

參考文獻