橋梁設計論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇橋梁設計論文，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計算機輔助設計系統發展從1963年美國MIT機械工程Coons，首次提出了計算機輔助設計系統（CAD）概念開始，軍工、航空航天以及精密制造業等領域就開始了CAD的研究與開發。到20世紀80年代，CAD技術開始走向成熟，并廣泛應用于商業領域，開始出現在PC終端系統中。1989年，PTC公司推出Pro／Engineer產品，用參數化的特征設計為CAD三維設計建立了新的標準。此后，隨著全球經濟的發展，三維CAD設計開始普遍應用于航空航天、船舶、汽車及精密儀器制造業等領域［1－3］。

1．2三維設計應用在國內外的基礎建設領域，三維設計技術也正在蓬勃發展，其中在水利水電、公用與民用建筑等行業已經取得較為廣泛的應用，初步實現了二維設計向三維協同設計的轉換。如圖1所示。圖1水電廠房剖切視圖對于公路工程，特別是橋梁設計領域，CAD設計系統的發展相對較為緩慢，大多還處于二維階段，或者應用其他主流的三維CAD平臺對橋梁結構進行三維展示，中國交通部公路科學研究所研發的橋梁三維造型系統Bridge3D，嘗試了采用參數化技術進行橋梁結構外觀造型設計。但是，相對于制造行業的參數化、變量化的三維CAD設計系統差距還很大［4－5］。

2基于BIM技術的工程設計概念

2．1BIM技術定義建筑信息模型（BuildingInformationModeling，簡稱BIM）技術和理念由AutoDesk公司于2002年率先提出，它是通過數字化技術，在計算機中建立一座虛擬的建筑，一個建筑信息模型就是提供了一個單一、完整、邏輯的建筑信息模型［6－7］。BIM是貫穿在工程整個生命周期中，使設計數據、建造信息及維護信息等大量信息保存在BIM中，在建筑整個生命周期中得以重復、便捷地使用，如圖2所示。

2．2BIM技術在橋梁工程中的延展BIM的發展是始于建筑行業，但其內涵及外延早已超出了模型的范疇，也延伸出了建筑行業，甚至覆蓋了整個工程建設行業。對于橋梁工程而言，可以參考美國國家BIM標準，對橋梁信息模型（BIM）闡釋如下：（1）一個橋梁工程物理和功能特性的數字化表達。（2）一個共享有關橋梁建設項目所有信息的資源數據庫。（3）一個分享有關橋梁工程的信息，為該工程從概念開始的全生命周期的所有決策提供可靠依據的過程。（4）在項目不同階段、不同利益相關方，通過在BIM中寫入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責的協同作業，如圖3所示。圖3BIM技術支撐的工程范疇

3三維數字化設計與二維設計對比

對于橋梁設計而言，采用BIM的理念與傳統CAD相比，改變的是整個設計流程與設計方法。（1）從線條繪圖轉向構件布置。（2）從單純幾何表現轉向全信息模型集成。（3）從各工種單獨完成項目轉向各工種協同完成項目。（4）從離散的分步設計轉向基于同一模型的全過程整體設計。（5）從單一設計交付轉向工程全生命周期支持。對于橋梁設計行業，采用BIM技術不僅僅意味著效率與質量的提升，更重要的是設計方掌握了工程項目最核心的信息模型資源，不僅向業主方提供工程設計服務，而是向全壽命周期內各個工程參與方提供高附加值的服務與咨詢，使工程項目的潛在價值向設計階段前移［6］。

4基于BIM技術的橋梁三維設計技術

4．1信息需求的系統分析了解橋梁工程對三維設計技術的需求是建立三維設計系統的基礎，雖然其他行業的三維設計技術已經較為成熟，也有了成功的工程案例，但是橋梁工程建設對三維工程信息的要求有自身的特點，并不能將其他行業的工程需求照搬過來。因此，需要重新根據橋梁設計、施工與管理的特點分析其對工程信息的實際需求。只有得到各個工程參與方對三維信息的需求，才能使三維信息模型發揮其在工程建設中的核心數據平臺的作用。

4．2信息模型的參數化建立方法三維設計技術的核心是信息化的三維模型，通過前期分析得到各方的信息需求后，如何建立賦含上述信息的三維模型就成為關鍵。抽象化、變量化、參數化的設計技術是一種高效、直接和便于修改的信息化模型建立方法，該方法的核心思想是把工程項目中具有特征變化的圖元要素的特征值抽象為某個函數的變量，通過修改變量值，或者改變函數實現算法，就能夠獲得賦含各種信息的模型。主要工作在于尋找各類要素的特征變量及其與整個模型的邏輯函數關系［8－10］，橋梁三維模型如圖4所示。

4．3CAD－CAE信息共享技術橋梁設計的重要特點是結構計算分析在設計中占有極其重要的位置，計算分析結果決定了主要構件尺寸與構造形式，橋梁結構計算工作量在整個設計流程中占據較大的比例，對于復雜橋梁甚至是控制性的節點工作。因此，實現設計平臺與計算平臺的信息共享乃至無縫結合，對提高設計效率有著積極的作用。

4．4數字化工程的交付方式與標準數字化虛擬工程移交是三維設計發展的必然結果，因為傳統的二維圖紙載體已經被全信息模型所取代。基于BIM技術的橋梁工程設計產品是一個包含了各階段、各參與方所需信息的核心數據模型，這就需要針對不同信息接收方制定不同的產品交付方式與標準，交付方式與標準的確立，標志著三維設計階段轉向了三維信息化的施工與運營管理階段。

4．5一體化協同設計與管理技術從單點、離散式的分布設計轉向基于同一模型的一體化協同設計是BIM技術的重要標志，對于項目管理的效率與質量有著質的提升。同時，協同設計不僅僅指設計方內部的流程與設計過程管理，還包括設計產品交付、進入施工與運營階段后的協同信息交流與管理，甚至可以延展到工程全壽命周期內的各個參與方的協同工作。只有掌握了一體化協同設計與管理技術，才能發揮三維數字化設計對工程全壽命周期的技術支撐作用［7］。

5三維數字化設計發展存在的問題

（1）全行業對三維數字化設計的認識有待統一。目前整個交通建設行業的三維設計剛剛起步，政府主管部門、工程業主單位、設計單位與施工單位等各方對三維設計的理解與需求是不同的，而以上各方都應該是三維設計的參與方，也是受益方。因此，在交通行業發展三維數字化設計需要全行業對其有一個統一的認識。（2）從設計單位看，意味著設計習慣、工程流程與管理體系的再造。二維設計向三維設計的轉變，必然是一個緩慢的過程，大干、快上不符合技術發展規律。在三維設計起步階段，由于設計人員的技術不熟練，設計系統不夠完善，管理體系還不健全，可能會導致工作效率降低。因此，需要在工作中尋找發展與穩定生產的平衡點，這是一個不斷摸索、發展與調整的實踐工作。（3）從整個交通建設流程看，各個環節的發展節奏不一致。目前交通行業三維數字化的工作與重點集中在設計階段，大部分的實踐工作由設計院承擔。但是，設計階段只是工程建設的中間環節之一，其設計基礎數據的獲得要依靠前期的規劃與勘測方，后期產品要交付于審查與施工方，如果各個環節發展脫節，就難以發揮三維數字化的優勢。所以，三維數字化技術的變革比當年“甩圖板”工程涉及的范圍更廣，難度也更大。

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2結合蓋梁預應力，對施工材料優化組合

在蓋梁設計過程中，通過設計預應力蓋梁，需要促使施工過程中結構安全不受影響，在營運狀態下，蓋梁的安全性也需要得到保證。因此，在設計的過程中，就需要將較大噸位鋼束給應用過來，促使有效預應力得到提升；要分成兩批來張拉鋼束，如果有著較多的張拉次數，就會影響到正常的施工；如果有著較少的張拉次數，施工和營運要求無法得到滿足。對鋼筋合理布置，如果我們用骨和肉來分別比喻預應力筋和混凝土，那么筋就是普通鋼筋，預應力結構只有具備了普通鋼筋，方可以正常的運行。因為蓋梁有著較大的尺寸，那么就需要對普通鋼筋的直徑嚴格控制，箍筋保證在11以上，縱筋要控制在15以上。同時，要科學加密箍筋間距，這樣承受力方可以得到提升。在橋梁施工過程中，還需要充分重視空心預制板的使用；筆者認為，結合蓋梁預應力，在設計過程中，選擇的空心預制板需要具備較高的強度，并且整片梁頂板厚度在8厘米以上；如果空心板頂板度在7厘米以內，就需要將開倉處理措施應用過來，鑿除掉那些厚度不夠的部分，對芯模重新裝上，并且將補強筋增加過來，澆筑的混凝土相較于原來的混凝土，有更高一級的標號，這樣頂板厚度方可以與設計要求所符合。采取一系列的防水處理措施，如果是空心板底板密實程度不夠，或者是沒有足夠的鋼筋混凝土保護層，有滲水漏水問題出現，混凝土有著符合要求的強度，能夠順利通過靜載試驗，就可以將防水措施應用過來，在不密實的混凝土底板頂面上噴涂賽柏斯防水材料，經過滲透化學作用，混凝土密實度和強度就可以得到顯著提升。如果預制空心板建筑高度比設計要求要高，那么就會對橋面鋪裝層的厚度產生直接影響，如果橋面鋪裝厚度與設計要求無法符合，那么就可以對墩臺帽或者墊石高度進行調整，或者是將較厚的頂板部分給鑿除掉，如果已經安裝了上構，無法調整墩臺帽和墊石，可以對縱坡科學調整；將這樣的設計方法給應用過來，工程施工質量可以得到保證，橋梁的承載力也可以得到提升。

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橋梁的結構性能的評比

橋梁的安全性和耐久性并不是被動的等到橋梁出現破損甚至倒塌才能夠鑒定出橋梁的建設及使用情況，專業的數據評估制度是完善橋梁建設的標準。在國家建立的專業的橋梁檢測標準中對使用年代較舊的橋進行檢測。對于橋梁的負荷承載標準比較低和橋梁存在隱患的城市橋梁按標準進行技術評價。對于不能夠達到建設時所設定的承載量的橋梁及時設置警示標志。橋梁的評比也只是集中在橋梁的幾個重要方面，橋梁的變形觀測、橋梁路面的線形弧度、剪力、軸力和基準線方向的偏離等等。國家還明確的規定了橋梁各個部件所使用的比例和限定額，在橋梁的施工后各項指標都不能夠低于國家的標準。這也就有利于相關部門的審查與判斷，數據的使用也預先知道橋梁的建設情況，保證其使用的安全性。

安全性是橋梁建設的根本出發點

質量橋梁建設的生命，橋梁作為溝通城市與城市之間的紐帶，保證橋梁的暢通性。車輛行駛在橋梁上更加注重的是其安全性以及舒適型，因此有關部門必須高度重視橋梁的安全。一般的橋梁主橋部分為鋼筋混凝土建成，鋼索使用預應力混凝土的斜拉橋，建設過程中因地制宜的加筑排水孔，這些措施都是為了保證橋梁的安全性能。安全性是國家和人民都重視的問題，也是橋梁的基本特性，同時也是橋梁使用的意義所在。橋梁的施工、監理等工作也是相互合作關系，施工方需要接受工程師的監督、管理，這是創造監理工作的核心所在。安全性則滿足設計的要求，施工工藝以及施工標準也均達標。只有堅持嚴格的檢查，實行嚴格的責任問責制才能夠換來橋梁的安全使用。

耐久性對橋梁建設的重要意義

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1．1隔震設計的概念和原理

橋梁隔震設計就是利用隔震器，使橋梁獲得一定的水平支承，使得橋梁在水平方向上的固有周期變長，并且利用阻尼器增強隔震體系的阻尼效應，最終降低地震損害的一類橋梁工程的減震設計，旨在保護橋梁工程所有結構的整體效果。且隔震設計屬于橋梁工程抗震設計中比較新穎的減震方式，把隔震設計使用于橋梁設計中能夠有效降低地震造成的損害，然而并不能完全阻止地震災害。過去，通過提升橋梁工程的強度抗以及變形能力來提升橋梁的抗震能力，和以往不一樣，隔震設計的特點就是加裝了一個隔震裝置，達到降低橋梁結構與水平地面關聯性的目的，當有地震發生時，橋梁結構的反應加速度明顯比地面的加速度高，所以橋梁結構構件很難被破壞。另外，還在橋梁設計中使用了阻尼設計，這樣能夠消耗地震產生的能量，最終作用在橋梁構件上的力減小了。

1．2隔震設計的特點

在設計橋梁抗震的過程中，要求在符合相關標準的條件下，通過隔震裝置，使橋梁結構周期得到延長，且消耗地震產生的能量，使橋梁結構的響應減小。隔震設計通常具有以下特點:有足夠的豎向剛度以及強度來支撐橋梁上部結構的所有重量;提高地震時橋梁結構的穩定性;引入隔震設計，能夠分散減小后的地震力于橋梁下部結構支座間的大小分布，旨在保護橋梁的基礎和橋墩。出現強烈地震時，能在一點程度上延長橋梁結構的自振周期，降低地震輸入能量的能力;比較于以往的非隔震橋梁，有強地震發生后，更加容易對隔震裝置進行更換，同時減少維修的費用及時間。以往在橋梁抗震加固工作上會花更多的時間和費用。在橋梁的結構橫向地震反應中引入隔震技術，能夠調節其橫向剛度，所以能夠改善結構的平衡作用，有效減少地震力。進行水準地震的設計時，橋梁上部結構的隔震能夠消除或者解決橋梁下部結構彈性超過的問題，在不容易修復的位置，比如一些埋置的橋墩以及橋墩的基礎，可減少這些不明顯部位的非彈性變形問題的發生。在結構橫向地震反應中引入隔震技術，能夠調整一定的橫向剛度，所以能夠改善結構的平衡，有效較少地震力。引入隔震體系后，在一樣造價條件下能夠得到比以往抗震設計更好的抗震性能，比如降低墩柱延性需求，保護墩柱等。在功能得到正常使用情況下，使用的隔震支座因為溫度、徐變等變形產生的抗力非常小，這或許能夠實現伸縮縫的減小。

2橋梁設計中隔震設計的運用

2．1運用隔震設計的條件

根據橋梁基礎周邊地基及結構等條件而言很多橋梁都可以引入隔震設計。然而部分橋梁并不可以，所以要分析詳細的地基和結構條件，判斷是否可以在此橋梁中引入隔震措施。可以引入隔震設計的橋梁需要滿足的條件是:橋梁周邊的地基基礎良好，這樣發生地震時才會穩定;橋梁下部結構剛性好且橋的固有周期不長的條件。這2個條件確保實行隔震技術后，橋梁體系可以達到長周期化的目的，最終實現地震力的降低。如果橋梁下部結構剛度比較強，通過橋梁系統的固有周期，其固有周期可以長達不采用隔震裝置的2倍，如果橋梁的上、下部結構的固有周期區別很大，那么上部結構和下部結構之間就沒有大的藕聯振動效應產生，通常橋面運動才可有效反映隔震裝置的減震能力。以下條件下的橋梁不適合引入隔震設計:橋梁的下部結構剛性不強，且固有周期長的橋梁;置于較柔的場地，周期長會出現共振現象;橋梁基礎的地荃不牢固，發生地震容易搖晃的橋梁。

2．2橋梁設計中的隔震設計

(1)隔震裝置的設計。橋梁隔震設計的第一步是隔震裝置的設計，要想達到預期的隔震效果，隔震裝置的設計就要有一定的剛度和能量吸收能力。進行橋梁隔震設計過程中，可以利用隔震裝置降低橋梁結構的慣性力。所以需要設計出隔震效果良好的阻尼器和隔震器。通常情況下通過彈性反應譜法設計的隔震要不斷更新和優化。在隔震設計過程中，要嚴格控制其隔震裝置的力學性能。(2)細部構造的設計。在進行隔震設計時橋梁附屬結構的功能非常大，橋梁附屬結構通常包括限位裝置、防落梁裝置、伸縮縫。大量的地震調查和動態時程研究表明:這些結構屬于支撐橋梁結構的動態響應和振動隔離效果的主體。然而大部分設計人員不重視甚至忽視橋梁的細節結構，所以，進行細節結構設計時，要求設計人員注意加強設計，盡力提高橋梁的抗震能力。

2．3隔震設計的合理運用

在不同水準地震條件下，一方面要明確結構構件在抗震中起到的作用和結構的預期性能。另一方面，在不同的水準地震作用的情況下，結合結構的預期性能設計人員才能知道該如何去做。想要實現這個目標，就要充分利用設計人員的實踐經驗，充分掌握在地震作用下的結構性能，最后完成科學合理的設計，詳細的構造細節和合理的構造舉措，并不是通過復雜的分析計算而得出的。所以，進行隔震技術設計時，要充分掌握整個橋梁系統的抗震傳力路徑，通過有效的細節構造措施的實行，保證在地震作用下的情況下隔震裝置可以正常發揮關鍵作用。

2．4隔震設計的運用

中出現的問題目前我國的隔震設計規范還不夠全面，同時經驗積累不足，特別是在橋梁的構造細節和措施上，構造細節和措施的不科學，會影響減隔震裝置的正常發揮。大跨橋梁結構的應用是長期發展的結果，但粘滯阻尼器在世界橋梁中的使用時間很短，同時投入使用的過程中部分廠家粘滯阻尼器經常有漏油等事故發生。迄今為止，我國還沒有更加完善的產品標準、設計規范及檢測標準。這點使得隔震設計造我國的廣泛使用，再者，部分不符合要求的產品被引入橋梁結構的設計，存在一定的安全隱患，如果有地震發生，就會對橋梁產生嚴重的影響。所以在使用粘滯阻尼器的過程中，要嚴格控制產品的質量檢測，保證產品參數符合設計的標準;再者，要著重檢測產品的耐久性能、疲勞性能等特性，而且要及時檢測和保養橋梁的阻尼器，如果有問題出現要馬上作維修或者更換工作。所以，要求相關部門盡快制定科學合理的檢測標準和產品標準。要想保證在地震作用下隔震支座能夠有效發揮作用，且可以對隔震支座作一定的變形，就要保證足夠的位移空間。所以要隨時關注防落梁措施、伸縮縫間隙的設置等構造措施的設置。

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一、引言

近十年來，世界相繼發生了多次重大地震，1989年美國LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美國Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年臺灣集集地震（M7.6）等等。因此，專家們預測全球已進入一個新的地震活躍期。隨著現代化城市人口的大量聚集和經濟的高速發展，地震造成的損失越來越大。地震災害不僅是大量地面構筑物和各種設施的破壞和倒塌，而且次生災害中因交通及其他設施的毀壞造成的間接經濟損失也十分巨大。以1995年日本版神地震為例，地震造成大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，經濟總損失高達1000億美元。

近幾次大地震造成的大量橋梁的破壞給了全世界橋梁抗震工作者慘痛的經驗教訓。各國研究機構紛紛重新對本國橋梁抗震規范進行反思，并進行了一系列的修訂工作。日本1995年阪神地震后，對結構抗震的基本問題重新進行了大量的研究，并十分重視減振、耗能技術在結構抗震設計中的應用。橋梁、道路方面的抗震設計規范已經重新編寫，并于1996年頒布實施。美國也相繼在聯邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的資助下開展了一系列的與橋梁抗震設計規范修訂有關的研究工作，已經完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究報告和技術指南。與舊規范相比，新規范或指南無論在設計思想，設計手法、設計程序和構造細節上都有很大的變化和深入。

中國現行《公路工程抗震設計規范》（JTJ004－89）在80年代中期開始修訂，于1989年正式發行。隨著中國如年代經濟起飛，交通事業迅猛發展，特別是高速公路興建、跨越大江，大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規范已大大不能適應。但是目前所有國內的橋梁設計，對抗震設計均在設計書上標明的參照規范即是《公路工程抗震設計規范》和《鐵道工程抗震設計規范》。與國外如日本、美國的同類規范相比，中國現行《公路工程抗震設計規范》水準遠落后于國外同類規范。若不進行改進，則必將給中國不少橋梁工程留下地震隱患。

本文主要介紹了各國橋梁抗震設計規范中基礎部分的抗震設計。基礎部分對全橋的地震響應以及墩柱力的分布均有非常重要的影響。基礎設計不當會導致橋梁墩柱在地震中發生剪斷、變形過大不能使用等等，有時甚至是樁在根部直接剪斷破壞。基礎設計需要考慮的方面除了基礎形式的選擇以外還包括抗彎強度、抗剪強度樁基礎連接部分的細部構造、錨固構造等方面。本文首先對中、美、日、歐洲、新西蘭五國或地區抗震設計規范中有關基礎的部分進行了一般性的比較。筆者認為，相對而言中國的規范在基礎抗震設計方面較為粗糙、可操作性不強。而日本規范在這方面作的最為細致，技術也較為先進。因此，在隨后的部分中詳細介紹了日本抗震規范的基礎設計方法。

二、主要國家橋梁抗震規范基礎抗震設計的概況

本文將中國橋梁抗震規范與世界上的幾種主要抗震規范（美國的AASHTO規范、Cal－tans規范、ATC32美國應用技術協會建議規范，新西蘭規范NZ，歐洲規范EC8，日本規范JAPAN）進行基礎抗震設計方面的比較。

中國橋梁抗震設計規范有關基礎設計的部分十分籠統，只以若干定性的條款，從工程選址方面加以考慮，而對基礎本身的抗震設計，特別是對于樁基礎等輕型基礎抗震設計重視不夠。這方面，日本的橋梁抗震設計規范和準則規定得比較詳細，是我們應當學亂之處。基于阪神地震的經驗，地震后橋梁上部結構的修復和重建都比下部基礎經濟和省時、省力，因此橋梁基礎的抗震能力的要求應比橋墩高。

三、日本橋粱基礎抗震設計方法細節

1.按流程，先用震度法設計。震度法基本概念是把設計水平震度

Kh乘以結構Kh的計算方法如下：

其中Cz--地區調節系數；

Kh0--設計水平震度的標準值。

其中，δ是把抗震設計所確定的地基面以上的下部結構質量的80％或100％和該下部結構所支承的上部結構質量的100％之和作為外力施加到結構上在上部結構慣性力作用點位置發生的位移。

2．用震度法設計以后，如果基礎結構是橋臺基礎或者橋墩的擴大基礎，不需要用地震時保有水平耐力法設計。這是因為設計橋臺基礎時，地震時動力壓力的影響非常大，此外結構背面存在的主體也使結構不容易發生振劾。而對于擴大基礎來說一般地基條件非常好，因此，地震時基礎某些部位轉動而產生非線變形可以消耗許多地震能量。

3．用地震時保有水平耐力法設計時，首先要判斷基礎水平耐力有沒有超過橋墩的極限水平耐力。這是因為地震時保有水平耐力法的基本概念是盡量使地震時在橋墩而不是在基礎出現的塑性鉸。如果在基礎出現塑性鉸，發生損傷后，修復很困難。所以，我們要把基礎的行為控制在屈服范圍內。

如果基礎水平耐力小于橋墩的極限水平耐力，則要判斷橋墩在垂直于橋軸方向的抗震能力是不是足夠大（按式（3))。因為如果橋墩在垂直于橋軸方向具有足夠大的抗震能力（例如壁式橋墩），而且基礎的塑性反應在容許范圍以內，則基礎的非線能吸收大量的振動能量并且基礎仍然是安全的。

橋墩的極限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）

Khco--設計水平震度的標準值；

Cz--地區調節系數；

μa--容許塑性率；

W－一等價質量（W=Wu十CpWp）；

Wu--振動單位的上部結構質量；

Wp--振動單位的橋墩質量；

Cp--等價質量系數（剪斷破壞時1.0，剪斷破壞以外是0.5）。

4．橋墩的極限水平耐力滿足Pu≥1.5KheW時，對基礎塑性率進行對照檢查。雖然基礎的非線行為能吸收大量振動能量，但是對于有的基礎部件來說，可能會遭受過大的損傷。所以要控制基礎的反應塑性率，按如下要求：

μFR≤μFL（4）

式中μFR--基礎反應塑性率；

μFL--基礎反應塑性率的限度。

5．發生液化時，要降低土質系數。隨后的計算（對照和檢查）同上述方法基本一致。

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2主要病害原因分析

2．1通行車輛

該橋修建于20世紀80年代，已經運營27年。原橋梁設計為一級公路橋梁，按照交通部《公路工程技術標準》(JTJ001-97)的規定，一般能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為15000～30000輛。免費通行前交通量已經超過了原設計交通量的60.2%，免費通行后，交通量較免費通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)，免費通行后平均日交通量是四車道一級公路能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量上限30000輛的1.92倍，平均日交通量已經達到六車道高速公路能適應的年平均日交通量標準(45000～80000輛)。由上可見，限載前，該公路大橋車流量遠超過當初設計標準，再加上超載車的數量和超載重量都越來越多，對橋面鋪裝、T梁、支座、蓋梁、橋墩等各個承重部位均造成不利影響。

2．2T梁病害

(1)混凝土施工質量較差，施工完成后，混凝土表面出現蜂窩、麻面;保護層較薄，箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕，翼緣板間滲水。此類病害短期內不會引起橋梁承載能力的降低，但對結構耐久性影響較大。如表層混凝土剝落導致內部鋼筋銹蝕，繼而引起混凝土更大面積的銹蝕開裂，長期作用會降低截面剛度、減小鋼筋的有效直徑，對于預應力混凝土橋梁，如果鋼絞線銹蝕后果將很嚴重。

(2)在主梁跨中1/4L～3/4L之間，腹板產生大量由下而上的豎向、斜向裂縫和對稱貫通裂縫。該裂縫的主要成因是:主梁1/4L～3/4L跨附近承受較大彎剪導致梁體腹板混凝土主拉應力超過允許值，進而產生裂縫。而在主梁支點附近，梁體腹板上產生斜向裂縫。該類裂縫的主要成因是:主梁支點附近位置承受較大剪力，當主拉應力過大或腹板抗剪能力不足時會導致斜向剪切裂縫的產生。主梁斜截面強度不足會導致結構產生剪切性破壞，該類破壞屬于脆性破壞，在橋梁結構中不允許發生。

2．3蓋梁病害

由于橋梁運營時間較長，伸縮縫橡膠條破損漏水，蓋梁上建筑垃圾堆積，排水不暢，加上蓋梁混凝土施工缺陷，環境中的水及侵蝕性介質就可能滲入混凝土內部，導致了混凝土碳化和鋼筋銹脹，影響結構的受力性能和耐久性，部分蓋梁的整體承載力降低。

2．4支座病害

橋梁支座已經使用27年，橡膠開始老化，鋼板嚴重銹蝕，支座已經接近使用壽命。

3加固設計

針對此現狀，考慮到原設計T梁抗裂安全儲備較小，T梁間橫向聯系偏弱，考慮進行全面加固。除對出現病害的部位進行維修加固外，另從兩個方面加強橋梁的橫向聯系和承載力:①對尚未出現但未來最可能出現病害的T梁進行整體性加固，提高T梁的承載能力;②對全橋T梁橫隔板進行整體性加固，提高橋梁橫向剛度;③將原有橋面鋪裝鑿除，采用雙層鋼筋網片或并筋橋面鋪裝，加強橋梁的整體性。主要加固方案如下:

(1)對全橋已出現裂縫的所有T梁全部進行加固，考慮到橋梁西半幅未來通行重車的可能，有必要對西半幅未出現裂縫的部分T梁進行整體性加固，如西半幅單跨有2片及2片以上T梁出現裂縫需要加固的，則西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案為裂縫封閉、破損修復后進行梁底粘貼鋼板。腹板粘貼鋼板。對梁體豎向裂縫嚴重的T梁增加體外預應力。本次加固中，考慮到20mT梁梁體未出現斜向裂縫，不采用腹板粘貼鋼板加固;40mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫，采用腹板粘貼鋼板加固，加固范圍為2～6號橫隔板之間的腹板，其中，跨中6.5m范圍腹板粘貼水平鋼板，其余粘貼斜向鋼板，另1～2和6～7號橫隔板間腹板出現裂縫，則對1～2和6～7號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固;50mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫，采用腹板粘貼鋼板加固，加固范圍為2～7號橫隔板之間的腹板，其中，4～5號橫隔板間腹板粘貼水平鋼板，其余粘貼斜向鋼板，另1～2和7～8號橫隔板間腹板出現裂縫，則對1～2和7～8號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固。T梁自東向西依次為1#、2#、3#－7#T梁。腹板粘鋼除116－1#、123－1#、124－1#、133－1#134－1#、135－1#梁采用方法1加固外，其余均采用方法2。而對于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁體出現4條或4條以上豎向裂縫，或梁體出現2條或2條以上豎向貫通裂縫，則對T梁采用體外預應力加固，其余計劃加固的T梁采用梁底粘貼鋼板加固。

(2)對全橋未加固的所有橫隔板進行加固，增大橫隔板截面，加強橫向聯系，避免單梁受力。具體方案為對全橋尚未加固的20m、40m、50m跨T梁橫隔板采取粘貼鋼板加固或整體性加固，鋼板材質采用Q345B，鋼板厚度6mm，鋼板外露表面進行防腐涂裝。并對40m、50m跨T梁橫隔板鏤空的部分植入鋼筋，澆筑快速修補料增大橫隔板跨中截面。

(3)對出現裂縫和大面積銹脹的蓋梁進行加固，對蓋梁出現嚴重銹脹的部位進行處理，首先將銹脹部位混凝土鑿掉，其次對發生銹脹鋼筋進行除銹處理，后澆筑環氧混凝土(在破損區域過大處使用)進行修補，對病害嚴重或出現受力性裂縫的蓋梁進行粘貼鋼板加固。

4加固前后結果對比分析

經體外索加固后，雖然邊梁的抗力值未變，但由于體外預應力索改善了結構的受力性能，邊梁跨中彎矩值降低了4.9%。40mT梁經過粘貼鋼板加固后，中梁的跨中承載能力較設計時提高了8.39%;50mT梁經過粘貼鋼板加固后，中梁的跨中承載能力較設計時提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥計算彎矩Mj，中梁、邊梁的持久狀況和正常使用狀況的各項指標均滿足《公路橋涵設計通用規范》(JTJ021-89)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ023-85)的要求。

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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。

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1.1道路橋梁設計考慮不周詳

在進行道路橋梁設計的時候，如果道路橋梁設計人員考慮不全面，則會直接導致道路橋梁設計中出現缺陷和隱患，經常會出現道路橋梁結構失衡，道路橋梁局部受力過大的情況，同時在施工材料方面也會存在著一些問題，這樣對道路橋梁的安全和耐久性都會有很大的影響。

1.2道路橋梁設計思想陳舊

在道路橋梁設計觀念方面出現落后問題，非常容易導致設計中缺乏創新意識，同時也會給工程的安全以及施工帶來很多的問題。在道路橋梁設計方面進行創新是非常必要的，同時在實際設計過程中，也要對施工材料的選擇和工藝結構進行必要的研究，這樣能夠更好的改善道路橋梁的質量。

1.3道路橋梁設計準備不充分

在進行道路橋梁設計的時候，時間非常短，設計人員在工作中要承擔非常大的工作量，開發商只重視經濟效益，導致了在設計過程中無法更好的進行研究。在設計過程中也存在無法和其他設計進行比較的情況，經常會出現模仿以前設計的情況，在設計方面沒有創新意識。

1.4道路橋梁設計管理和監督不力

為了更好的對道路橋梁設計進行審核，國家制定了相應的制度，但是在一些情況下，會出現審核制度被外力介入的情況，這樣也使得橋梁設計中缺乏競爭機制，失去了審核的意義，在公平和公正方面沒有得到體現。

2道路橋梁隱患的解決措施

2.1提高道路橋梁設計的工程質量

一方面，在道路橋梁設計中要將耐久性和安全性作為首要問題，要在道路橋梁設計中堅持科學的觀點，加強對道路橋梁設計的監督與檢查，做到對道路橋梁設計過程的全過程管理。另一方面，道路橋梁設計要結合道路橋梁施工，應該對道路橋梁項目的實際環境進行工程學和地質學的全面檢驗，以此來確保道路橋梁的功能與壽命，使道路橋梁的經濟價值得到最大的開發，確保道路橋梁社會效益的持續發揮。在道路橋梁設計中提倡對先進理念和先進技術的應用，要通過對道路橋梁外觀和結構的調整確保道路橋梁的安全與功能，當前應該在道路橋梁設計中大量運用計算機仿真和模擬技術，達到對道路橋梁施工和運行各種情況的有效預防，實現對道路橋梁設計隱患的先期控制和解決。

2.2提高道路橋梁設計的水平

一方面，道路橋梁設計工作要做好前期的準備，要對道路橋梁設計中所需的資料和信息做到全面整理與加工，這樣不但可以提高道路橋梁設計時對目標工程的熟悉程度，更可以提升道路橋梁設計人員運用自身能力和素質的水平，充足的設計前期準備還可以為整個道路橋梁設計提供充足的時間，讓道路橋梁設計人員可以加深對設計和工程的全面認知，在充分準備的基礎上，使道路橋梁設計的隱患得到控制，進而做到道路橋梁工程質量的保證。另一方面，道路橋梁設計工作要具有風險意識，要在安全與風險、質量與進度之間做好權衡，盡量減小道路橋梁設計的風險，這是防范道路橋梁設計可能出現隱患的重要措施，同時也是提高道路橋梁設計的基本保障；道路橋梁設計中應該考慮實際施工，要力爭道路橋梁質量和施工進度間良性的互動，在確保建設質量的同時做到對道路橋梁施工方經濟效益的維護，這是高水平道路橋梁設計工作的重要體現。

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2橋梁設計的注意事項

橋梁設計最主要的是結構設計，而結構設計的關鍵就在于結構分析的到位與否以及結構方案制定得是否合理，其次是構件與連接的設計，為保證安全性，所有設計都必須采用規范要求的安全系數和可靠指標。在現代橋梁的設計中，不少設計者并沒有為了增強結構的安全性，而從設計到施工再到使用整個過程上進行全面綜合的考慮。

2.1重視結構耐久性

我國大約從20年前開始重視橋梁結構的耐久性，當時僅僅局限于從材料的角度，利用模擬實驗、統計分析進行研究，雖然也取得了不少的成果，但要想與時俱進，在技術上實現飛躍，必須適當地改變思路，從結構與設計上來分析改善橋梁的耐久性。同時要考慮到施工人員的接受度、操作方式和實際完成情況，重視細節處理。在研究結構計算方法時不僅要考慮橋梁總體構造，還要將自然災害、交通事故等偶然因素包括在內。

2.2對疲勞損傷的進一步研究

橋梁在投入使用后，由于幾乎每時每刻都在承受車輛以及風帶來的荷載，而這些荷載都屬于動荷載，這會使橋梁結構內部的應力不斷變換，一般橋梁在建造過程中采用的都是混合材料，其或多或少都會存在一些微小的縫隙，而這些縫隙長期受到變化應力的作用，極有可能逐漸發展、合并，最終形成橋梁表面的宏觀裂紋，影響橋梁結構的穩定性，例如在橋梁工程中被廣泛使用的鋼筋砼，由于其抗拉性能差，往往會出現裂縫，這就是累積造成的橋梁結構疲勞損傷，若不及時有效地采取措施處理和控制，將會造成橋梁結構脆性斷裂等災難性的后果。疲勞損傷在早期是很難被檢測和發覺的，所以必須重視這項研究，防范于未然。

2.3橋梁的超載問題

目前國內超載現象屢禁不止，車輛超載對橋梁造成的損害不容忽視。由于超載，作用于橋體結構的荷載應力增大，加劇了疲勞損傷，嚴重的甚至造成橋梁表面結構被破壞；另外，作為橋梁安全性與耐久性的重要威脅，超載會對橋體內部造成不可逆轉的損傷，從而改變了橋梁正常負載下的工作狀態，嚴重影響橋體結構的壽命。

2.4借鑒國外的經驗與成果

縱觀國內現狀，由于施工質量與管理水平不夠高，造成橋梁使用壽命較短，維護費用昂貴，安全事故頻發。就目前來看，這些現象是有其存在的必然性的，設計人員必須正視這一點。在基礎設施條件上，我們與國外是有差別的，在設計時要采用符合國情的安全度與設計方法來調節匹配施工管理與材料工藝，主動且有效地保證橋梁的使用性能。同時，對歐美國家先進的經驗和技術成果可以適當地拿來借鑒。特別是在結構體系的選材以及細節處理上，這點在國外做得比較到位，比如歐洲國家在建筑設計上十分重視結構物的性能設計，設計內容會考慮到結構的裂縫和形變、受振動的情況以及美觀性、疲勞度等，力求制造出來的成品具有美觀、強健、耐腐蝕、抗疲勞等優良的性能。我國應學習并吸取這套結構物性能設計理論，從本質上對建筑結構使用過程中體現出的服務性能進行研究，分析其發生的規律與機理以及該性能受到弱化的原因，從而掌握并進一步開發出適合我國國情的新的結構設計方法與理念。

2.5仿生材料與新功能橋梁的探索

當今的橋梁建造技術主要得益于鋼筋混凝土材料的發現和使用，而這亦是源于人類對大自然天然材料庫的加工重塑。當初園丁通過對植物根部的探索與觀察，受到啟發，從而發明了鋼筋混凝土材料，對建筑行業帶來了極大的推動，在橋梁設計領域更是帶來了革命性的轉變。材料作為橋梁結構發展不可或缺的因素，需要與時俱進地開發與創新。如今倡導可持續發展，在建造橋梁方面，設計人員應當探尋如何運用現有建筑材料使其發揮最大特性的方法。隨著科學的發展，仿生材料作為新生的物資，極有可能對橋梁工程改革發展的未來再一次掀起浪潮，它將完美地對傳統鋼筋混凝土材料進行改良，若設計精妙，甚至可以取而代之。工程師在設計時應該適當融入些大自然的規律，在提升橋梁使用性能的同時豐富橋體結構。比如利用研究自然界水消融和腐蝕的原理來設計研發橋梁防水材料與涂裝層材料；新型蓄光型自發光材料憑借其優良的“自給自足”特性已廣泛用于公路標志，設計師可嘗試將其運用于橋梁涂裝上，結合各種染色料，使橋梁結構白天充滿豐富的色彩感，到了夜間可自發光照明，從而取代原始的電力照明，大大降低了能耗，實現了橋梁的可持續發展。

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2山區公路橋梁結構的選擇

一座安全、經濟、實用的山區公路橋梁的建成，離不開科學、合理并與之特點相符合的橋梁結構。山區由于地形地質情況比較復雜，溝深坡陡，且多為季節性深溝，因此，很多情況下公路橋梁設計不僅受地形地質條件限制，還受水文條件影響，因此最好采用高橋墩的構造形式，不宜采用路基方案[2]。山區公路橋梁大部分都要跨越山谷，如果采用高橋梁結構設計方式，不僅可以應對季節性洪水問題，利于穩定路基，還不易對周圍環境產生影響，既安全又經濟。

3山區公路橋梁設計策略

本文將山區公路橋梁設計分為上部結構設計和下部結構設計兩部分內容，下面將具體分析上、下部結構設計策略，以及設計中應該注意的相關問題。

3.1橋梁上部結構設計

3.1.1結構形式的選擇

在山區有著很多的季節性河流，為了跨越這些河流往往需要架設橋梁，使得橋梁在山區公路中占有很大的比重，無形中加大了成本投入。為了使成本投入經濟又合理，施工方便，橋梁上部結構經常采用標準化的預制裝配結構[3]。但是因為每個施工現場有著不同工程地質條件，設計方案也會有所不同，為此，以下將重點分析公路橋梁標準化、預制裝配結構的設計內容。近幾年，山區公路橋梁工程常用的預制裝配結構設計方案的標準跨徑基本有16m、20m、25m、30m、40m、50m等，橫斷面形式基本采用空心板、T梁、小箱梁等。如果橋梁跨徑小于30m，可從空心板、T梁、小箱梁中任意選擇一種橫斷面形式，但是如果跨徑大于30m，最好選擇T梁形式的橫截面形式。山區公路橋梁一般對凈空無嚴格限制，加上山區公路平面半徑比較小，超高緩和段及豎曲線不可避免，如果選擇空心板和小箱梁形式的橫截面，架梁時不易調平一片梁的4個指支點。4個支點如果不在一個水平線上，可能導致支座受力不平衡[4]。所以，大跨徑的橋梁應盡量選擇T梁形式的橫截面，條件允許時小跨徑的橋梁也應該選擇T梁式橫截面，利于保持受力點平衡、穩定。在這里需要強調的是，由于山區受到地形限制，基本上不存在較好的運輸和預制條件，但是50mT梁架設對運輸和安裝的要求很高，為此，山區最好不易選擇跨徑大于50m的橋梁結構。

3.1.2橋梁上部結構設計中需要注意的問題

（1）處理好跨徑和墩高之間的關系從美學角度出發，橋梁跨徑與墩高之間的比值應在0.5~1.0之間，即橋梁跨徑如果是30m，墩高最好在15~30m之間。將橋梁跨徑與墩高之間最佳比值固定在0.5~1.0間，原因在于這樣的設計比較經濟實用，既不影響橋梁外形的美觀度，也能達到控制投資成本的效果。但山區公路地形變化頻繁，不易根據墩高來決定跨徑，應根據公路地形的變化情況選擇一種跨徑。但是，如果地形起伏變化非常頻繁，也可以選擇組合跨徑。通常一個公路橋梁工程不止有一種跨徑方案，這種情況下，要經過多方對比分析，選擇造價低、質量有保障的方案。

（2）處理好上部結構與平面線形之間的關系若不能處理好上部結構與平面線形之間的關系，可能導致出現曲線橋。曲線橋一般表現為內外弧差和中矢高。在布置墩臺徑向時，內外橋梁因受到曲率半徑的影響會出現梁長不等的情況，半徑越小，內外梁之間長度差距越大[4]。為了有效解決這一問題，必須處理好上部結構與平面線形之間的關系，否則極容易影響到內外橋梁的等長情況，并最終導致出現曲線橋。針對內外弧差這一問題，可以采用以下兩種應對措施：根據平面半徑的變化適當調整梁長；不改變梁長的前提下，通過加大帽梁、封錨端或加長現澆連續段的方式以適應平面半徑的變化。第一種應對措施設計簡單，規格統一，但往往需要很大場地堆放預制梁，場地不僅不易尋找，而且管理起來難度較大[5]。如果采用第二種應對措施，在半徑比較大時可以采用內弧長等于標準跨徑布置，如果半徑比較小，可以采用中線弧長等于標準跨徑布置。針對中矢高這一問題，如果中矢高在10cm以內，一般可通過調整護墻內緣的方式適應平面線形。在中矢高超過10cm時，不易調整護墻，以免影響橋梁整體外形的美觀度和消弱護墻功能。最好的解決方式就是按照實際曲線情況預制梁外緣，以此來適應平面線形。

（3）彎梁橋橫坡設置問題在山區公路上看到的橋梁，平面上多呈扇形。為了使彎梁橋滿足行車要求，要求在結構橫斷面上做成一個外弧側高、向內弧側傾斜的橫坡。橫坡的設置方法有兩種：一種是將梁橫斷面上的每根梁肋做成不等高；另外一種是將梁橫斷面上的每根梁肋做成等高，然后將內弧側做成傾斜，同時將橋墩蓋也做成傾斜，利用支座墊石和梁底設置的楔形墊塊所產生的力量使支座受力均勻，保持穩定。

（4）結構體系公路橋梁結構體系基本包括全鋼構體系、全連續結構體系等幾大類。全鋼構體系如果應用于多跨梁橋，由于多跨橋梁的橋墩高相差很大，必須通過調整橋墩的線剛度來改善橋墩的受力情況，這樣必然存在著多種橋墩尺寸，不僅影響橋梁外形的美觀，也不利于施工。全連續結構體系的舒適性比較差、墩臺水平位移比較大，相應的墩柱尺寸也要比較大一些，既不利于節省材料也不利于結構優化。山區地形復雜，地形起伏變化比較頻繁，因此橋梁多是彎橋或坡橋。無論是彎橋還是坡橋，作為曲線橋梁中的一種類型，在彎扭耦合作用下必然沿著某一點變形。如果采用全連續結構式的橋梁，當橋梁整體沿著某一點向下滑動時，必然不能保證橋梁結構受力平衡、均勻，如再出現支座脫空或破壞的問題，橋梁必然會受到前所未有毀壞[6]。從以上分析內容可知，選擇某一種結構體系作為橋梁整體的構造并不是明智的選擇。為了保證橋梁結構受力均勻、平衡，使用壽命長，設計人員應適當根據地形的高低合理調整墩高，保證中間橋墩較高，然后將剛度基本一致的相鄰橋墩連接在一起，滿足橋墩水平受力的要求，矮一些的橋墩則可通過設置滑板支座或橡膠支座以滿足橋墩水平受力的要求，這樣就可形成連續梁，無論是高橋墩還是矮橋墩，其受力性能都會得到有效的改善，橋梁整體也就能更加適應地形特點。由此，山區公路橋梁可以采用連續-剛構混合體系，既能滿足橋梁的受力特點，又能適應平面線形。

3.2橋梁下部結構設計

3.2.1橋墩

橋梁跨徑的大小決定著橋墩的高矮，一般情況下，矮橋墩設計由強度控制，高橋墩設計時要考慮穩定性問題。山區公路橋梁經常采用柱式墩，柱式墩中又分為圓柱墩和方柱墩。從外形來看，圓柱墩的外形比較好控制，質量也比較容易控制，也便于與樁基銜接。但方柱墩因為有棱有角，在外形上沒有圓柱墩看起來那么美觀，質量控制上沒有什么區別，只要方法得當，橋墩質量都會得到有效控制。從受力角度來看[6]，在圓柱墩和方柱墩截面積相等的情況下，方柱墩的抗彎剛度一般要大于圓柱墩，有著比圓柱墩好的受力性。至于為什么存在這樣一種情況，主要原因在于當橋梁結構體系為連續鋼構時，方柱墩可通過調整墩柱兩個方向的剛度以達到調整墩柱受力的目的。但是，圓柱墩每個方向的剛度都是一樣的，受力性的調整效果會比較差。盡管方柱墩在調整受力性上有一定的優勢，但也有一定的缺點。除了外形不夠美觀外，墩柱與樁基之間要通過樁帽來連接，無形中增加了工程量。所以，具體設計中應根據實際情況決定選擇方柱墩還是圓柱墩。如果地面比較陡，可適當采用雙柱墩以增加穩定性。

3.2.2橋臺

通過對大量資料分析得到，山區公路橋梁橋臺一般采用U型臺、肋板臺、樁柱式臺，其中U型臺最常用。U型臺的設計要根據施工現場的地形、地質條件而決定，以達到減少工程量、適應地形的目的。如果施工現場地質條件比較惡劣，可以在U型臺下設置樁基，維持橋臺結構的穩定性。

3.2.3基礎樁

基礎是山區公路橋梁最常用的基礎，除此之外，擴大基礎也是比較常見的方式。在地形地質條件比較好的情況下，適宜采用擴大基礎，樁基礎適用于地質情況比較惡劣的情況。地質條件非常惡劣，則可采用摩擦樁[7]。如果橋梁架構在斜坡上，無論采用擴大基礎還是樁基礎，在設計時都應考慮基礎擴散角和覆蓋層厚度，以及在施工過程中可能出現的問題。樁基礎的施工方法多為挖孔樁和鉆孔樁。盡管挖孔樁造價比較低，但是由于其不適用于地下水位比較高、易形成塌孔的地質條件，為此，是否選擇挖孔樁應根據實際情況來決定。