時間:2023-03-16 17:31:24
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2橋梁施工方案設計時的具體形式
2.1橫跨山谷的高架橋
橫跨山谷的高架橋經常運用的形式為上部結構存在空心板和型梁。特大橋和大橋都可以選用鋼構體系和連續梁,這樣的話便于行車;中小橋則可以采用造價低的空心板體系,從而使工程投資降低。除此之外,在同一個合同段不允許出現多種跨徑,從而避免預置模版在進行周轉使用過程中所產生的影響。
2.2跨河橋梁
在對跨河橋梁進行設計時,需要按照水文狀況制定設計方案,主要如下:第一,沒有通航的河流橋梁,該類橋型具有方便、簡單和造價低等特點。布置橋型時需要對上下部結構進行協調;而橋墩應該盡量和人工構造物隔離;使橋墩個數減少,并與水流方向相交,這樣的話就有利于排洪。第二,通航的河流橋梁,對水位等級和通航等級進行確定以后,在對橋梁進行設計。在進行設計的過程中,需要對排洪要求和通航要求進行考慮。通航等級較高的河流,往往采取大跨剛構響亮機構和連續箱梁結構等,而通航等級較低的河流,往往采取機構形式相對簡單的空心板機構和T型梁結構。
2.3跨橋線
跨線橋主要囊括以下幾點:第一,高速公路所跨越的等級路和跨越的等級外路等;第二,等級路跨越高速公路和等外路跨越高速公路等。分離式的對橋梁進行設計的手段具有非常高的安全性,但會對整體外觀審美產生很大的影響。達到國家級別的一些路橋往往不會采取這類建筑形式。對橋梁進行建設,既是為了使人們出行運輸的基本需求得到滿足,還是藝術和審美的追求。所以,在對其進行構建的過程中,應該對其具備的科學合理性進行保證,還需要具有一定的美觀。
3對路橋結構進行設計需要考慮的因素
在對山區路橋進行施工建設時,需要對諸多的因素進行考慮,比如在對跨度大的路橋進行修建時,對橋梁構建形式、布置橋墩的周邊地形和橋墩承重能力等進行充分的考慮。除此之外,還有一些和普通路橋施工建設存在差異的因素,這都要求在進行具體的施工時,全面的對其進行考察。
3.1橋梁墩位結構具有的穩定性
高墩橋往往采取柔性墩結構,在對其進行設計時,需要對橋梁的變位現象和具有的穩定性有所重視。當曲線、高墩、大縱坡和長橋同時出現時,這些變位具備同直橋相同的豎向壓縮變位和縱橋向變位、施工偏位等,這就需要對這些變位進行控制。
3.2對高墩桿件進行選擇
最近幾年,墩頂一般采取可置支座抑或墩梁固結,在實際上,它一直處在彈性約束狀態。通過對整體結構進行分析可知,桿件長度的計算不僅受到桿件剛度的直接影響,還會受到桿件邊界的直接影響。桿件體系在進行綜合變形過程中的結果就為桿件變形,需要對組合剛度進行全面的考慮,而不是只對單一的制約因素進行考慮。
3.3對結構產生影響的外力因素
長縱坡和大縱坡會對汽車行駛過程和制動性產生重大的影響,上部為多梁式的結構對外力具有的平衡能力很差,由于受到曲線橋具有的離心率作用,內梁的沖擊系數遠遠比外梁小,使下部構造形成不平衡的反作用力,從而使橋梁具有的動態能量有所提高。在對長縱坡和大縱坡橋梁進行設計時,需要加強對制動力和沖擊力進行計算的力度,且對沖擊力進行計算時需要對結構具有的基本頻率進行考慮,并通過結構基頻的手段對其進行分析和確定。
3.4橋面鋪裝
以往對橋梁建設所持有的觀點為對橋面進行鋪設就是一種鋪張浪費的情況,而事實并非如此。在對其進行鋪裝的過程中,選取優質的材料,可以有效的使過往車輛對路橋所產生的破壞得到減少,從而使路橋使用年限得到提高。與此同時,還可以使路面通行質量得到提高,并使由于路面顛簸所引發的安全事故有所漸減少。
4路橋設計時需要注意的問題
在對路橋進行設計的過程中需要注意很多問題,其具體如下:第一,對路橋結構具有的耐久性進行重視。由于山區的氣候條件和地質條件比較惡劣,從而就會使橋梁受到很大的損害,所以必須要對路橋結構具有的耐久性足夠的重視。第二,對路橋結構具有的損耗與荷載進行重視。由于公路修建過程中材料和施工人員修建工藝的不同,會導致建筑出現裂縫,而這些裂縫由于荷載的影響,就會不斷的擴大,因此就需要對路橋結構具有的損耗與荷載進行重視。第三,對過往車輛存在的超載問題進行重視。對此,公路管理部門與交通管理部門一定要很好的聯合起來,對路橋的科學使用進行保證,并使路橋使用年限得到延長,從而為國家的財政開支得到節約。
混凝土是我國目前公路橋梁建筑中普遍采用的基本材料,在施工中,混凝土一方面對橋梁的橋體起到穩固作用,提高橋體結構的穩定性和耐久性;另一方面也為橋梁橋體起到防水的作用,防止橋體受雨水的腐蝕。若在施工中,使用的混凝土和易性不佳,就會降低其防水性能的正常效果,致使混凝土表層內形成氣泡,氣泡水分蒸發導致混凝土表層形成蜂窩小孔,長久以后,混凝土表面產生裂縫,造成橋梁橋體嚴重的質量問題。
1.2防水措施的技術問題
我國在公路橋梁建筑施工中采取的防水措施,主要是沿用傳統的工藝和學習國外的技術,一方面受我國公路橋梁建筑施工發展時間較短的影響,另一方面則是因為在施工初期沒有重視防水措施的實際使用。防水措施的技術水平較低,是造成橋梁橋體受雨水腐蝕進而大大縮減了橋梁實際使用年限的又一因素。
2公路橋梁設計的原則及要求
2.1公路橋梁的設計原則
公路橋梁的設計原則,根據橋梁的上下分布主要分為兩個部分:2.1.1公路橋梁上部的設計原則公路橋梁上部的設計原則,主要在于重視橋梁上部分的結構構造,如主梁、搭板、伸縮縫等,在主梁的設計上:對于跨徑在10m內的主梁,設計原則一般采用通用的混凝土鋼筋結構,若單孔跨徑超過10m,則應當選用含預應力技術的混凝土結構;若橋梁長度小于100m或單孔跨徑小于20m,即宜選用空心板結構;若施工的橋梁跨河,難以利用支架進行澆筑工作,則應當選用連續的空心板結構。另外,考慮到實際橋梁橋面的平曲線以及通車運營時的平穩性,就應當在施工中適當減少伸縮縫數量,如單孔跨徑16m以內的橋梁,在設計中僅需1道伸縮縫即可,注意在另一端利用連續結構進行施工,確保橋面的平曲線;若單孔跨徑大于16m,應當將伸縮縫施工在橋墩,利用連續對橋兩端進行施工,這不僅是考慮通車運營時的平穩性,更是減少安全事故的發生幾率。2.1.2公路橋梁下部的設計原則橋臺和橋墩等結構構造是進行橋梁下部設計時應當注意的,在橋臺的設計上:填土高度對于保障橋臺的質量具有重要作用,一般而言,在軟土土層的路段,填土高度應當保持在6m內,在一般土層的路段,填土高度適宜保持在10m內;同時,橋臺的受力方式一般都會采用重力式,這主要考慮到施工方便和成本控制,對于8m以上臺身的墻面,一般而言宜用斜坡,斜率為10:1,需要注意的是對于水平方向存在高度差的地面,則應當選用階梯式的前墻設計方式。在橋墩的設計上:若橋梁設計為一般結構,宜使用框架式橋墩,即直接在橋墩上蓋梁;若在水平方向存在高度差的地面,選用樁柱式橋墩更符合設計原則;若橋梁不同跨徑的橋孔的斜交角在30°以內,則橋墩設計應當采用雙柱式;若橋梁不同跨徑的橋孔的斜交角在30°以外,則橋墩設計應當采用三柱式。
2.2公路橋梁設計的要求
2.2.1設計和環境的結合橋梁的設計需要根據實際的地理環境,實現設計和環境的結合,這是公路橋梁設計的第一個要求。一般而言,公路橋梁的設計,是為了保障建成后的質量,這是進行施工的首要目標;同時,考慮到橋梁建成后的經濟成本以及美觀價值,則需要確保設計中要將實際環境作為參考依據。2.2.2達荷載標準達荷載標準,這是公路橋梁設計的第二個要求,公路橋梁的建設,是為了實現交通便利和促進經濟的發展,達到通車荷載標準,這是公路橋梁實現其使用價值的必須要求。
3公路橋梁的防水措施
對建成的公路橋梁采取相應的防水措施,這對于避免橋梁主梁、橋面等出現裂縫、坍塌等情況的質量問題具有重要作用,同時也是對延長橋梁實際使用年限的有效措施。主要的防水措施有以下兩個方面:
3.1建立防水體系
防水體系的建立和實施步驟主要分為四個部分:①橋面的清潔工作,對整體橋面的外觀進行簡單的清理,如油污、浮漿等污漬,保持橋梁橋面的干凈;②基層處理劑的涂刷工作,使用配套的處理劑進行均勻涂刷工作,需要引起注意的是,在實施熱熔操作的基層處理劑作業時,要確保橋面是在干燥狀態,若橋面處于潮濕狀態則可能發生安全事故;③防水層的鋪貼工作,先使用噴燈等設備對橋面和防水卷層進行均勻加熱操作,再彈出下坡面的基準線,待橋面干燥和卷材外層出現融化情況后及時進行鋪貼工作;④接縫處的密封工作,完成鋪貼工作后,需要注意接縫處的密封情況,使用噴燈對接縫處進行加熱處理,做好密封處理。
3.2具體防水措施
嚴格設計和控制混凝土的配合比和澆筑的施工質量,確保鋼筋混凝土結構內不會產生氣泡,從而影響內部結構的穩定性,條件允許情況下利用機械設備對混凝土表層進行清理工作;嚴格控制伸縮縫的施工,首先確保施工操作的規范性,其次使用防水性能較好的材質,最后確保鋼梁的受力安全情況,保證其位移的均勻性。
2我國道路橋梁設計的實踐進展
伴隨著設計理念的逐漸完善與進步,我國道路橋梁設計實踐取得了長足進展。以發展的眼光來看,我國的路橋設計水平與發達國家的先進設計水平之間的差距在逐漸縮小,各地拔地而起的大跨度橋梁、城市立交橋、山區公路與隧道表明我國的路橋工程蓬勃發展。
2.1計算機輔助技術的深入應用與路橋設計水平的切實提高
在路橋設計過程中,利用專業軟件的快速優化、仿真分析、算法比較等功能或者計算機輔助設計(CAD)軟件,可以大大優化道路橋梁的設計過程。CAD的廣泛應用使得平面定線、縱斷面設計、橫斷面檢查、平面調整等流程自動優化進行,極大解放了我國道路橋梁設計人員的生產力,減輕了他們的勞動強度。目前國內路橋CAD軟件的發展呈現“百花齊放”的態勢,先后涌現出“緯地三維道路設計系統”“、路線大師”、“EICAD”“、海地”等優秀國產道路CAD軟件及“橋梁博士”、“橋梁大師”“、橋梁通”等優秀國產橋梁CAD軟件。CAD軟件的普及不僅表明我國路橋設計人員的從業水平整體較高,而且表明我國的路橋設計已經初步符合“標準化設計”的現代設計理念。隨著快速發展的計算機技術被運用于路橋設計和施工,通過數值模擬與仿真分析,設計師們能夠更精準地模擬路橋建造過程中的各種工況、路橋建成后的結構、外觀和功能,設施在臺風、地震及其他突發條件下的運行表現,路橋設施對周圍生態環境的影響以及視覺效果,便于方案在“全壽命周期”的時間尺度內進行綜合比較。
2.2智能檢測設備和無損檢測技術的應用與設計方案細節的動態調整機制
在路橋設計完成、施工完成、投入運行后,對路橋的定期維護和修養就成為保證其使用壽命的關鍵。智能檢測設備和無損檢測技術不僅可以使維護人員輕松發現裂縫和伸縮縫,及時進行維修防護;而且這些設備技術還使工程的遠程監控管理成為可能,從而降低運營成本。根據“耐久性設計”與“全壽命設計”的理念,運營維護期間發現的問題一般會及時反饋給設計者,以便分析成因,從而在以后的設計中有所借鑒。此外,針對保養維護期間發現的問題,設計師們根據實際情況對設計方案細節往往會進行動態的調整。例如,假設某所橋梁的整體設計壽命為100年,然而各部件的使用壽命并不可能達到100年。根據物料特性,橡膠支座壽命最多為20年,拉索壽命僅為15年,拉索的護套壽命為18年,鋼結構的最佳油漆保護期為15年。設計師在對零部件進行替換、修理、加固時應該充分考慮到技術與材料的升級換代,靈活調整原來擬定的加固方案。在傳統的路橋設計理念中,設計工作是“一勞永逸”的:隨著施工完成、設備投入使用,設計人員的使命就完成了。然而,在引入“動態調節機制”的“全壽命設計”中,設計人員是始終負責的。及時地反饋和調整機制不僅有助于提高設計人員的水平,更有利于維護道路橋梁的使用壽命。
1.1車輛荷載的效應計算和統計分析在對比、分析各種數據和方案后發現,實際測量正常運行的車隊更符合車輛荷載的實測計算。在選擇橋型結構時,以效應比值進行分析、統計,相對來說要求就沒有那么嚴格,所以說,主要是計算橋型結構中的簡支梁和多跨連續梁。計算簡支梁和多跨連續梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應,具體的分析步驟如下:①按照國家制定的標準,在不同的橋型結構、跨徑、效應等計算的效應容本中,抽取一定比例的樣本。②以一年的運行狀況為周期,一百年的周期為設計基準,由公式求得:FM(x)=[F(x)]T=[F(x)]100.取FM(x)的某一分位值除以現行標準車輛荷載效應的計算值,就可以得到設計基準期內荷載效應比值的無量綱參數Ks,這里取FM(x)的0.05和0.95分位值,即取[F(x)]100=0.5和[F(x)]100=0.95計算。2004年,國家在頒布的新規范中廢除了四級汽車車隊荷載,新規范中規定了公路Ⅱ級和公路Ⅰ級(即分別相當于1989規范中的汽-20級和汽-超20級)。為了使車輛的荷載效應計算更為簡便,在精簡車輛荷載等級的原則上,刪除了車隊荷載布載,并對車輛荷載和車道荷載采用了局部效應計算和整體效應的計算方式。
1.2新規范對重載交通車輛荷載的改進分析
1.2.11989規范和2004規范的荷載計算對比在我國2004年頒布的新規范中,確定了橋梁沖擊系數是采用結構基頻的方式決定的,從根本上改變和制約了1989規范中“橋梁沖擊系數中是通過計算跨徑來決定的”的要求。針對1989規范中只考慮原材料和跨度的因素,在2004規范中加入了橋型、連接方式和截面等結構基頻等因素作為參數,從質量、阻尼、剛度等方面來決定橋梁本質。也就是說,為了更加科學地設計橋梁,只要抓住結構基頻的本質,保持基頻是固定的,無論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區別,橋梁本身的動力本質都沒有大變化。
1.2.2修訂了對橋寬的要求為了使計算更加科學化、明確化,我國在2004年的新規范中加入了針對不同等級的道路、橋梁設計的車速測算,并且在設計橋梁寬度時,依據車速對其進行設計。這樣就對我國在1989年的規范中“橋寬主要是依照山嶺、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來確定橋寬”的規定有了更進一步的說明,使其更加明確。
1.2.3修訂車輛荷載的劃分隨著時代的發展,為了使道路、橋梁更能適應社會和經濟的變化,在我國頒布的新規范中,在精簡了四級汽車車隊荷載的基礎上,用公路Ⅱ級和公路Ⅰ級(即分別相當于1989規范中的汽-20級和汽-超20級)來取代和明確車輛荷載的計算方式。為了能夠更加簡單和科學地計算車輛的荷載效應,改進了車隊的荷載布載。其中,車輛荷載是指局部效應計算,車道荷載是指整體效應計算。
1.在橋頭引道沒有軟土地基的情況下,若5cm的路橋過渡段的不均勻沉降差異是沉降控制標準,以0.4%來控制沉降坡差,則強度漸變段的長度至少不得低于13m。2.路橋過渡段的路基條件與地基條件在橋頭引道路基填筑壓實的作業過程中,采用的土工合成材料加筋路堤的做法,并不能起到有效阻止地基下沉的結果,也不能提高路基地基的承載力。而只有在地基有足夠大的承載力的情況下,在行駛車輛荷載與路堤填土的自重荷載的共同作用下,沒有造成結構破壞,而引起較大沉降的情況下,土工合成材料加筋路堤的效果才會顯得明顯。因此,公路路橋過渡段的地基條件要滿足設計、施工規范的要求:要達到路基的工后沉降值保持在10cm以下,沉降差小于5cm,沉降坡差在0.4%的控制標準以內。3.公路橋梁過渡段的結構形式橋臺臺背路堤填鋪土工格柵。在設計路橋過渡段路基施工時,要采取土工格柵工藝。當土體與土工格柵相結合,共同承受土體自身荷載以及行駛車輛荷載的同時,土工格柵能使土體充分發揮抗剪強度,并且能夠使土體的側向變形被約束,同時,路基填土的側向位移現象也能被有效控制,因此,路基的整體穩定性大幅提升,也從而使路基的變形模量增大。在路基填土和土工木柵的摩擦作用下,上部荷載在路基中被重新分配,使橋臺臺背局部范圍土中的垂直應力得到降低,從而提高了路基土體的承載力,也使路基的沉降量降低。因為水平填鋪的土工木柵是有一定彈性的,即使有重大型荷載的車輛反復施壓,而路基也幾乎不會產生變形。由于路橋在過渡段施工途中,鋪設的土工格柵起到了明顯的效果。所以在路橋過渡段高填方路堤的施工中,可采用的是橋臺臺背回填加鋪土工格柵的作業模式。
橋頭軟基施工
1工程概況
大坑大橋位于京珠南高速公路粵境段20標,全橋長約170米,分為左右兩輻建造,橋型結構設計為8孔20m先張法空心板梁,共有256片空心板梁,其中邊板32片,安裝重量為28200kg;中板224片,安裝重量為23900kg。考慮到板梁的重量不大,同時綜合施工的可行性與經濟性,施工方案經過反復論證和比選,最后確定整座橋的板梁安裝采用扒桿架設完成,以下介紹架梁過程中的扒桿施工技術。
2人字扒桿架設板梁施工技術
2.1人字扒桿拼裝工藝參數
人字形扒桿用角鋼加工而成。其中,主桿采用63×5角鋼焊接而成;平桿采用50×5角鋼;斜桿采用40×5角鋼。分為兩節制作,節長為5m。桅桿豎立后底寬4m,可安裝3片梁。
起重系統由滑輪組、導向滑輪、卷揚機組成。滑輪組采用14門滑輪(定、動滑輪各7門)、Φ12.5鋼絲繩花穿法聯結,鋼絲繩跑頭通過導向滑輪連接卷揚機。卷揚機采用30kN慢速卷揚機,單頭牽引力30kN,吊空心板梁時最大牽引力17kN。
纜風繩采用Φ12.5鋼絲繩,每副人字扒桿安裝前后纜風各2根,主拉背索纜風2根,由滑輪穿繞。利用大橋橋墩樁頭作為纜風繩地錨,待第一孔吊裝后,利用空心板(4片一聯)作為人字扒桿架后纜風地錨,采用挖埋鋼木地錨作為人字扒桿架前纜風地錨(見圖1)。
2.2第一孔梁體運輸
空心板運輸采用兩臺自制30000kN無軌龍門吊運載,運梁時無軌龍門吊對場地道路要求較高,要求從預制場至最先架梁一端的橋臺中線兩側各8m范圍內的路基均填筑至臺帽梁頂標高,以便運梁車能平穩行進,空心板梁由運梁車運至距臺帽20m處,由人定扒桿提離地面約20cm起吊。
2.3人字扒桿吊裝第一孔梁體
人字扒桿吊裝第一孔梁體如圖1所示,其具體施工步驟如下:1)運梁車將梁運到位后,退出前車;2)前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊梁的前端,使梁離開地面,梁端水平;3)前面人字扒桿的吊勾進,后面人字扒桿的吊勾放松,使梁緩慢前移;4)梁接近前墩時(距設計位置約3m)在梁后端掛淄繩,后車退出,后面人字扒桿的吊勾移至梁后端,把梁吊起;5)控制淄繩使梁到縱向設計準確位置;6)運用手動葫蘆橫移梁端,使梁到達橫向設計位置;7)調整好梁的支座并落梁到位;8)該孔梁鋪完后,拆除后面的人字扒桿并移到前墩,開始下一孔梁體安裝。此時,按如下步驟運輸并將待架設的板梁就位:1)運梁車吊裝梁體是利用已架好的梁板作鋪墊,直接把梁體運至剩余梁板待架孔位置;2)在梁下擺好橫移軌道及滾杠,落梁后運梁車退出;3)人工用手拉葫蘆使梁橫移到臨時支架位置;4)利用運梁車外部三角架把梁吊起安裝到位,拆除臨時支架、落梁。
2.4板梁吊裝施工安全措施
考慮架設梁板的關鍵施工環節,以及人字扒桿架梁的特點,在制定施工安全措施時,特別強調以下幾點:1)運梁時無軌龍門吊走行道路必須滿足施工設計的要求;2)吊裝第一孔板梁時,為保證前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊,必須指派有起重經驗的人員在現場統一指揮;3)卷揚機操作人員必須服從現場指揮員的操作指令,并高度集中注意力;4)在梁的橫移就位過程中,梁體的橫移速度應保持緩慢,千萬不能操之過急;5)必須派專人盯守纜風繩,發現較大幅度的擺動時,應及時提醒指揮人員注意;6)所有現場施工人員必須戴安全帽,高空作業人員還須配帶必要的防護設備。
3人字扒桿結構驗算
3.1人字扒桿受力分析
按一幅人字扒桿吊裝空心板梁一端計算,計算位置取空心板吊至跨中計算,扒桿受力如圖4所示。此時,滑輪組、纜風受力最大,且吊點A處板梁自重荷載為G/2=234.2/2=117.1kN。根據圖中梁吊裝過程中所處的位置,以及人字扒桿結構高度、纜風繩的布設位置,經過簡單計算可以得出:連接卷揚機的牽引鋼絲繩與水平向的夾角為39.7°;纜風繩與水平向的夾角為25.4°。于是可得出牽引鋼絲繩拉力:
F1=117.1/sin39.7°=183.3kN,
牽引鋼絲繩水平向分力:F2=117.1/tan39.7°=141.0kN。
2根纜風繩拉力F3=F2/cos25.4°=156.1kN,則單根纜風繩拉力為78.05kN,人字扒桿受豎向荷載N=117.1×2=234.2kN。
3.2人字扒桿受力驗算
3.2.1滑輪組理論牽引力驗算
由Q=q/a=30/0.098=306kN可知:Q>183.3kN,滿足起重要求。
式中,Q為滑輪組理論牽引力;
q為卷揚機單根鋼絲繩跑頭牽引力;
a為滑輪花穿組成滑輪組荷載系數。
3.2.2纜風繩受力驗算
纜風繩采用Φ12.5mm鋼絲繩,它能承受的最大拉力為135.4kN>78.05kN,能夠滿足使用要求。
3.2.3人字扒桿鋼桅桿驗算
鋼桅桿計算長度l=10000mm,角鋼截面積A=4×614.3=2457.2mm2,截面回轉半徑ix=iy=250/2=125mm,長細比λ=l/ix=10000/125=80,查表得:ψx=0.6892。
設計方案
一方面不設置鋼軌伸縮調節器,對橋梁固定支座位置進行優化,盡量減小橋梁溫度跨度,以減小鋼軌伸縮附加力;另一方面同時優化鋼軌伸縮調節器數量和橋梁固定支座布置,釋放鋼軌伸縮附加力峰值,并減少鋼軌伸縮調節器數量。本文選取以下兩種方案進行對比分析,各方案的結構設計圖。方案一:通過調整固定支座位置,盡量減小橋梁的最大溫度跨度,并使各溫度跨度分布較為均勻。調整后固定支座位于各連續梁中間橋墩處,最大溫度跨度為416m,各溫度跨度分別為312m+6×416m+240m。連續梁邊跨采用小阻力扣件,全橋不設鋼軌伸縮調節器。方案二:該方案同時優化鋼軌伸縮調節器數量和橋梁固定支座位置,優化后連續梁固定支座設置在邊跨,最大溫度跨度為736m,各溫度跨度分別為72m+536m+96m+736m+96m+736m+96m+736m+80m。連續梁邊跨采用小阻力扣件,全橋每線各設置4組單向鋼軌伸縮調節器。調節器設于各長大溫度跨度(1個536m、3個736m)梁端處,以釋放梁端鋼軌溫度力及鋼軌附加力峰值。
計算結果及分析
前言:在實際設計中,很多城市的路橋設計仍然以以往的設計方案為主,考慮不全面,忽視了城市自身經濟實力、自然環境條件、施工工藝、施工材料和人為影響,也忽視了一些細節的綜合性設計問題,比如設計橋梁線路時沒有考慮實際路徑和地理條件,導致計算圖式出現偏差,沒有考慮混凝土等級或鋼筋直徑和鋼筋質量等,這些都會造成路橋設計隱患問題的產生。在路橋設計中常見的隱患問題主要為設計的安全性和耐久性問題。
1路橋設計的隱患問題
1. 1路橋設計的安全性問題
造成路橋施工中出現橋梁坍塌事故的重要原因就是設計不規范、對施工各個環節的質量控制不嚴格。實際施工中,一些施工企業盲目追求經濟效益,經常會用質量較次的材料充當優質材料,甚至會偷工減料,在很大程度上降低了施工質量,使路橋使用存在安全性。路橋出現安全事故除了與施工材料相關,還與施工工藝和施工技術密切相關,若工藝不合理,就無法保證工程質量。
1. 2路橋設計的耐久性問題 路橋與建筑物一樣,有自己的使用壽命,為了延長其使用壽命,必須做好后期養護和維修工作。但是實際工作中,設計人員往往會忽視路橋的維修和養護問題,只看到了工程項目的交付使用、正常運營和運營帶來的客觀經濟效益、社會效益,沒有對路橋的耐久性給予高度重視,大大縮短了路橋使用壽命,并使其存在嚴重的安全隱患。
2解決對策
2. 1提高設計水平
路橋設計水平高低決定著路橋施工的質量水平以及交付使用后工程可取得的經濟效益,所以相關承包方應給予設計人員足夠的設計時間,使他們在這段時間內將各方面因素比如環境差異因素、地質條件、當地經濟水平等都考慮進去,從而對工程有一個全方位的認識,之后合理選擇路橋設計方案,優先進行橋梁結構分析和設計,保證設計上有創新、符合實際。在路橋結構設計中,應根據路橋的社會、經濟、文化需求對設計進行控制,處理好新技術、固有技術之間的關系,保證設計方案的穩定性、合理性和經濟性,并且要進行多個方案的備選和優化,擇優選擇,當通過數據比較之后發現采用新技術無法獲得滿意效果,則應選擇風險最小的固有技術開展建設工作。
2. 2加強設計階段的質量控制
眾所周知,設計方案是路橋項目施工的基礎,只有高水平的設計方案才更能保證路橋安全,為此,必須加強對設計階段的質量控制。首先,選擇好設計人員,做好相關人員專業水平的審核,保證他們具備專業設計能力、綜合分析能力等:其次,設計人員在實際工作過程中,應嚴格執行相關規范標準,積極借鑒外國先進管理經驗對路橋的造型和技術進行細致的設計和創新,考慮技術成熟度,處理好新技術和固有技術之間的關系,同時,積極利用計算機的輔助設計功能,保證設計方案的先進性,確保設計質量:再次,設計人員應積極了解路橋施工相關的技術和工藝,做好工程重點的審核與計算、設計方案可行性分析,保證設計出最合理的施工和質量控制方案,最大限度降低施工風險,保證施工質量檢測的順利進行。
2. 3做好路橋的耐久性設計
在路橋使用過程中,會受到車輛荷載、氣候、環境、人文因素的影響,地震、暴雨、風化、車流過載等都會影響路橋質量,進而導致橋梁安全事故發生,因此,在進行方案設計的時候,設計人員應掌握工程項目特點,熟悉施工現場的地理、氣候、人文環境等,把握有關政策法規,做好路橋工程項目的耐久性設計。
2.4加強結構化設計在道路橋梁設計中應用
2.4.1 結構化設計在道路橋梁防水設計中的應用
道路橋梁的結構化設計是非常關鍵的,若在道路橋梁的路面上出現滲水無法排除及防滲漏出現紕漏的話,這些都會縮短道路橋梁的使用壽命。一方面要增強防水層的設計部署,想要做到對道路橋梁的防水保護效果,就要確保鋪上一層防水層,因此這就需要選擇更密實性的混凝土做原材料,另外還需要混入鋼筋網,這樣可以降低混凝土開裂的幾率,而選擇用復合纖維混凝土或將水泥與結晶材料滲透在一起,同樣可以達到防水的目的。達標的防水層結構設計要符合以下幾個原則:第一,確保路面有粘結性,不起皮,不脫落;第二,要將混凝土與路面鋪成一個整體;第三,在整體性的結構上要確保具有抗拉強度及保持一定的延展性;第四,要確保泄水管道的設計與安裝更合理,在細節上要預防水份通過管道滲出,這會對混凝土造成負面的影響。
2.4.2結構化設計在道路橋梁混凝土施工中的應用
(1) 結構化設計中要增強鋼筋的混凝土保護層的厚度對于鋼筋混凝土來說,它的成分屬于鋼筋和混凝土混合組成的一個復合型的材料,在道路橋梁建設中是很普遍的施工材料,不過對于鋪在鋼筋混凝土層上的保護層來說,主要是起到預防鋼筋腐蝕,增強結構持久性,提高安全系數,可以更好地保護鋼筋混凝土。所以,依照國家的規定來看,想要進一步增強保護層對鋼筋混凝土的保護系數,在進行結構設計中,通過提高保護層的厚度是可以達到這個目的。
(2)結構化設計要符合混凝土耐久性的特點對于混凝土的持久性來說,在結構設計中,它是直接關系到道路橋梁的施工質量的,同時也影響著道路橋梁的使用期限。這幾年來,因為在混凝土施工當中存在著削減工料的情況,同時結構設計也忽略了整體布局,計算失誤等都會影響工程的質量。所以在設計混凝土的時候,一定要滿足耐久性的特點。而要做到混凝土結構的耐久性,就要確保混凝土自身的耐久性提高,因此在材料配比上要做好計劃,比如水灰比例、水泥使用量、強度級別等,這對都會影響耐久性的變化。
2. 5降低施工環境對材料質量的影響
材料與路橋工程施工質量直接相關,為了保證材料質量,在施工過程中應考慮環境對材料帶來的不利影響,做好材料存放,比如若施工環境相對潮濕,必然會腐蝕鋼筋,所以切忌將鋼筋長期放置在潮濕環境中。此外,設計好橋面坡度,最好在混凝土橋面和路面層之間增加一道保護層,避免水下滲,盡可能降低潮濕環境對材料質量的影響。
2. 6延長路橋使用壽命
交通量的不斷增加必然會使路橋承受的荷載不斷增加,久而久之,就會降低路橋使用壽命,所以,應在滿通壓力的條件下,考慮路橋的耐久性和使用壽命,進行設計的時候,從使用壽命出發,考慮施工、運輸、存儲等多方面因素,深入分析路橋所能夠發揮的經濟效益和社會價值。同時,定時對路橋進行檢測、監測、維修和養護,發現問題,及時采取保護措施處理,最大限度降低質量缺陷發生率。
3結語
總之,路橋作為重要的交通樞紐在城市交通發展中的作用越來越突出。路橋設計是道路橋梁建設中的關鍵性和基礎性工作,不僅關系到工程質量,還關系到人民生命財產的安全,所以在設計階段要綜合考慮各方面不確定性因素,考慮施工具體情況,保證路橋設計符合經濟、實用、美觀、安全、耐久等要求,努力實現工程項目建設目標和造價目標。
參考文獻:
隨著城市化進程的加快和國民經濟的發展,許多的道路橋梁建設行業得到了政府的支持,但道路交通中存在的問題以及矛盾也越來越突出。為了解決這一問題,我國的橋梁設計師不斷發展和完善橋梁的設計方式和方法,總結道路橋梁建設經驗并緊密結合施工區域的實際情況,用以保證通行人員和車輛的安全。此外在對道路橋梁進行施工建設時,施工企業不僅僅需要考慮到建設結構時所使用的建筑材料,還要考慮到施工時所運用的條件和外部環境因素等。因此,為了保證工程施工建設能在規定的時間內完成以及道路橋梁建設的使用性。
不僅需要施工人員具有職業道德和較強的專業知識,還需要具有根據以往的建設經驗作出判斷的能力,當道路橋梁在建設的過程中如果遇到了問題不會手忙腳亂,提出更好的解決策略。
1 道路橋梁設計
1.1 在道路橋梁的設計過程中,如果設計人員考慮不全面的話便會出現許多的問題。在進行設計的時候,為了保證設計結果能夠符合相關規定,不僅僅需要考慮道路橋梁的結構是否合適,還需要嚴格遵守相關的建筑規定,并且需要對道路橋梁的結構進行詳細計劃。
1.2 在道路橋梁設計過程中道路橋梁的設計理念體系法占據著非常重要的位置。如果道路橋梁的使用壽命情況以及承載能力沒有得到設計師及時全面的考慮,則很有可能會出現道路橋梁的面板設計壽命同道路橋梁的支撐體長短不一致的情況,這種情況下,設計的部分結構與整體結構便失去了穩定性。經過調查分析可知,許多的道路橋梁雖然整體結構的承載能力的狀態很還處于良好的狀態,但是道路橋梁的面板卻已遭受到不同程度的破壞,這些現象就表明設計人員對其設計理念體系法沒有全面的掌握,從而造成了設計的不完善。
1.3 在道路橋梁實際的設計過程中,通常由于設計人員對于道路橋梁的具體情況沒有很好的掌握,這些情況可能會包括道路橋梁的結構和性能、規模大小以及外部環境因素等。正是這些問題便會使設計師在其設計的過程中可能出現一些誤差。另外在設計的過程中,一些設計人員對于道路橋梁的外部美觀性、建設材料、功能性及耐使用性等方面沒有太多的關注,只是考慮了道路橋梁的設計結構,導致缺乏了設計的最初理念。
1.4 值得注意的是,一方面,由于道路橋梁的設計人員缺乏較強的專業素養,在建設過程中出現問題時不能有效解決。有的時候因設計師承接的工作量較大,而客戶給的時間又有限,設計師為了可以盡快的完工,不僅市場調查沒有詳細進行,并且沒有進行驗證設計方案,只是在其它地方模仿而來,不僅不符合實際情況,設計方案也沒有創新思想。另一方面,由于國家沒有制定完善的制度,沒有成立專門的道路橋梁考核部門,導致設計方案抄襲層出不窮。
2 市政道路橋梁設計中存在的主要問題
2.1 市政道路橋梁設計的使用壽命。和機械設備一樣,道路橋梁同樣擁有自己獨有的使用壽命。在道路橋梁的通車運行中,如果不對其進行恰當維護的話,不僅僅其使用壽命會大大縮短,而且嚴重時有可能引發道路橋梁坍塌事故,從而產生無法想象的后果。在進行道路橋梁的設計時,一定要根據已經成為中國城市代表的道路橋梁的成功案例的設計經驗,充分參考它們的橋梁構造以及在設計之初數據的計算方式,從而設計出一個遵循科學性原則的道路橋梁。道路橋梁的設計圖紙還需要進行多角度、全方位的審查使其更為完善,及時糾正發現的問題,盡最大努力避免埋下事故隱患。
另外市政道路橋梁設計的使用壽命原則中,最主要的一點便是市政道路橋梁的使用壽命盡可能延長。為了達到這個目標,不僅需要設計師從成功案例中總結參數設計及結構的經驗并經多方審查,還需要確保道路的設計有利于后期的維護。因為影響道路橋梁使用壽命的一個重要因素就是維護工作,因此,考慮后期維護工作的方便性在設計過程中同樣十分重要。
2.2 道路橋梁設計的安全性。道路橋梁在設計過程中最應該遵循的一個原則 就是安全性。在道路橋梁的設計上,安全不僅體現在道路橋梁投入使用以后,同時還體現在工程施工中。有的設計師過多的把精力放在追求橋梁外觀的美觀度,沒有過多的考慮嚴謹的科學理論,在數據的精確方面不夠細心,抱著差不多就行的態度,為我國道路橋梁坍塌事故的頻繁出現,埋下了較為嚴重的安全隱患。
2.3 道路橋梁的方案設計落后。為了確保道路橋梁的通行安全和使用壽命,參考借鑒成功案例是做好市政道路橋梁設計方案的重要條件,但一些設計人員不是借鑒一些成功橋梁的設計經驗而是照搬過來,把他人成功的設計作品直接應用于工程建設之中。這些過去成功的案例已無法滿足現代人員對美的要求。另一方面,道路橋梁設計的 美觀度、難度、工藝復雜程度是決定工程工期及資金成本投入的主要依據。因此,就要求橋梁設計人員在進行設計橋梁時,不僅需要考慮科學技術狀況、當時的實際需求、道路橋梁建設發展歷程,于此同時還需要結合先進的國際理念。才能設計出適合人們生活要求、社會發展、符合工程標準的道路橋梁來,才能更好的促進國民經濟的發展,才能更好地為人們的生產生活服務。
3 結語
綜上所述,在道路橋梁設計的過程中,為了避免在建設過程中出現不利因素,提高道路橋梁設計的耐使用性和安全性,設計人員需要從實際情況出發,外部環境的因素給予充分考慮,并且嚴格遵守施工的相關規定進行施工建設。道路橋梁關系到人員安全以及通行車輛的安全,它的重要性越來越顯著,并向著擴大的趨勢發展。值得注意的是在道路橋梁的施工過程中,要充分綜合考慮各方面的因素,全方位、多角度的對道路橋梁進行設計,對道路橋梁的結構形式要不斷完善。
參考文獻
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中圖分類號:U412文獻標識碼: A
1、我國公路橋梁設計現狀
公路橋梁工程建設質量的好壞已成為人們逐漸關注的話題,但實際使用過程中,部分橋梁僅僅幾年時間就不同程度地出現了橋梁結構安全問題。因此,在公路橋梁設計時應該綜合考慮構造、材料等因素,采取切實措施加強橋梁結構耐久性設計。此外,還應須知,環境不一樣、使用條件不一樣、設計對象不一樣,設計要求也就不一樣,橋梁結構體系的布局和構造等方面也要完善進行調整。橋梁設計規范再詳盡也無法也不可能涵蓋應由橋梁設計人員解決的所有問題,橋梁設計規范更新再快也不可能完全適應新技術、新思想、新材料快速發展對橋梁設計提出的全新要求。因此,科學合理的公路橋梁結構設計除要滿足橋梁設計規范基本要求之外,還要求橋梁設計人員具有較高的專業素質、豐富的設計經驗和正確的實踐判斷能力。
2、橋梁設計中的安全性影響因素
2.1施工和管理水平不高
許多橋梁的短期內倒塌與破壞,已使國內工程界對于橋梁的安全問題倍加關注。一般的看法認為當前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導致。對于突然性的破壞性橋梁事件,多是由于施工質量未達到規范和設計要求,典型的質量問題主要有施工工藝不合格.材料強度不足等。對于一些橋梁存在的以次充好.偷工減料等嚴重問題,更是會造成致命的安全患。最普遍的,是大量的橋梁在還沒有達到預期壽命時,就已經出現了嚴重影響正常使用劣化現象,尤其是一些橋梁,往往只使用了幾年.甚至個別橋梁剛建成不久,就產生了嚴重的安全性問題,這些都與施工.管理水平低下有關。
2.2設計體系的不完善
目前,在橋梁設計體系上,特別是關于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。大多數橋梁設計人員在進行作業時,只局限的滿足于對結構強度計算上的安全性需要, 往往會忽視從結構耐久性.結構維護.結構材料.結構構造.結構體系等方面體現橋梁安全性,并且在設計―施工―使用過程中,經常會出現一些人為的錯誤,從而大大的削弱了保障橋梁安全性的力度。
有些橋梁雖符合了設計要求的強度,但是僅僅使用5--10年的時間就會因為耐久性而大大影響了橋梁安全性能。所以,橋梁設計時需要從材料和構造等各個角度來采取相應措施用以加強結構的耐久性。一個完整的設計體系,應當在面臨不同環境.不同使用條件.不同設計對象時,對結構體系的布局和構造也是要不同的。即使規范再詳細,也不能包括由設計人員來解決的全部問題;即使規范更新得再快,也不能適應新技術.新認識和新材料的快速發展。所以,合理的橋梁設計體系既要滿足標準,也要求設計人員具備對結構本性的正確認識.豐富的經驗和正確的判斷力。
3、公路橋梁設計中存在的問題分析
目前來看,公路橋梁設計中主要存在著安全性與耐久性兩個方面的問題,設計過程中出現這一問題的主要原因表現為設計理論與結構構造體系還不完善。當提到公路橋梁問題時,人們最先想到的就是施工過程中的問題,實際上在公路橋梁設計方面,尤其是公路橋梁安全性問題上還存在著很多需要改進的地方。對于一個工程項目而言,結構設計的最初任務就是要選擇經濟科學、合理的方案,其次就是結構與構件設計。通常情況下,主要是取用規定的安全系數與可靠性指標來保證公路橋梁結構的實用性與安全性。從實踐來看,很多的設計人員一味地滿足于規范對公路橋梁結構強度計算層面的安全度要求,嚴重忽視了從工程結構構造、結構體系、結構材料、結構耐久性、結構維護以及由設計、施工至投入使用全過程中,經常出現一些人為錯誤,最終還要采取另外的方式方法去加強結構的耐久性與安全性。設計過程中出現的主要問題有結構的整體性與延展性考慮不足;計算圖式與受力路線的設計不明確;局部受力超標、混凝土的強度等級又太低、保護的層厚度不夠、鋼筋的直徑太細以及構件的截面太薄。以上設計過程中忽略的問題,卻成為削弱公路橋梁結構耐久性的主要原因,對于結構的安全性造成了嚴重的影響。從實踐來看,雖然公路橋梁的設計但是可以滿足相關的規范和規定,但經不起時間的考驗。公路橋梁的安全性與耐久性設計是工程建設項目設計工作中的一項重要內容,因此應當重視。
4、公路橋梁設計中存在問題的解決措施
4.1重視橋梁的耐久性方案設計
從結構和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性。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。在大跨橋梁領域,國內從20世紀 80年代以來,修建了大量的斜拉橋: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。既影響了使用又增大了經濟損失。需要指出的是,很多這類問題與沒有進行合理的耐久性設計有關,這也促使人們重新認識橋梁的耐久性問題。大量的病害實例也證明,除了施工和材料方面的原因,影響結構耐久性的決定性因素是來自設計上的缺陷,結構的耐久性設計與結構設計有著本質的區別,耐久性的研究應可以采用灰色分析法從定性分析向定量分析發展。強調使結果易于檢查、維修,以保證橋梁的安全使用、盡可能地減少維修費用,取得較好的綜合經濟效益。
4.2重視橋梁疲勞損傷問題
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,這些微小缺陷會逐漸發展、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,但其帶來的后果是災難性的。對疲勞損傷的研究不僅僅指對整個結構而言。事實上橋梁結構常常由于某些關鍵部位的局部疲勞失效而導致整個結構的失效,例如斜拉橋拉索錨固端的疲勞損害。
4.3工程師能使結構物適應各種變化,采取各種措施使結構獲得更強大的“體能”為交通服務。為解決這一問題,在設計和建造階段就要挑戰傳統設計理念:對設計工程師要求結構設計時應使結構具有6大特性,即可檢性,可修性,可換性,可強性,可控性及可持續性。因為如果建成的結構物,各個部件不可檢查,不可更換,無法修復,不能控制,不加強,不可持續,那么結構在內、外因復合作用下,就會一天天衰退,破損,倒塌而“生命夭折”。
5、結語
總而言之,公路橋梁設計一定要結合實際情況選擇科學的方案,橋梁設計中安全性與耐久性是一項最根本的指標,是任何橋梁工程建設中需要面對的問題,我們要積極借鑒國外成功的經驗和做法,要從橋梁設計理念和結構體系和構造的角度做好耐久性的設計,從而最大限度地保證橋梁工程的質量,造就人們滿意的優質工程。