大跨度公路桥梁结构设计要点探讨

大跨度公路桥梁结构设计要点探讨

章孝建

中交北疆工程咨询有限公司  内蒙古 呼和浩特  010000

摘要：在社会经济发展过程中，不断增加大跨度桥梁的需求，因此我国加大力度研究大跨度桥梁。近些年我国不断扩大大跨度桥梁的建设规模，同时也在不断完善相关设计理论，但是在大跨度桥梁工程中，施工环境和人为因素等都会影响到设计效果，因此在大跨度桥梁中还存在一些问题。为了优化大跨度桥梁设计效果，设计人员需要加强创新大跨度桥梁设计理论，不断完善大跨度桥梁设计方案，保障大跨度桥梁建设效果。

关键词：大跨度；公路桥梁；设计要点

1大跨度桥梁的设计要点

1.1大跨度斜拉桥的设计要点

大跨度斜拉桥，对比其他的桥梁构造，具有一定的优势，主要体现在大跨度、高稳定以及强承载等方面，可以有效解决以往桥梁所欠缺的跨度不足问题。其构造往往一分为三，即塔柱、斜拉索、主梁。所以，设计人员可结合具体情况，完成不同构造的桥梁设计工作。然而，有一点需要特别注意的是，对桥梁進行索面设计的时候，必须依照桥梁的最大承载力，设计双斜或者平行索面。

1.2大跨度拱桥设计要点

国内桥梁中最为历史悠久的一类是拱桥，而在拱桥里面，有一类结构最为突出，那就是石拱桥。当下流行的拱桥设计案例中，通常都会在设计当中加进现代化的要素与观念，拱桥的样式也因此而多变，但总体上还是采用钢筋水泥建成，夹杂其他一些材料。当今国内的拱桥建设，在材料上大多是使用钢管与钢筋混凝土。其优点是缩短施工周期、减少工程量、经济实用，可谓山区建桥之首选。同时，如果跨度不大，采用拱桥也非常适合。钢筋混凝土拱桥之拱肋有两种，一是实体，二是桁式，设计拱肋会根据跨度来作为钢管的参照数值。

1.3大跨度悬索桥设计要点

国内山区面积大，进行山区道路建设常常都会应用大跨度桥梁，用来连接道路。如果是在崎岖的山区进行大跨度桥梁的建设，悬索桥结构非常适合。悬索桥桥梁在结构上一般分为四个主城部分，包括主缆、塔柱、锚碇以及劲梁，在跨径非常大，高度也相对大的地形来说是一个非常不错的优秀选择。设计悬索桥的时候，一般会在桥梁的两头设置塔柱来构建支撑点，所以一般要保证塔柱承载力足够。一般来说，会使用钢筋水泥固定好两端的悬索，在此之后进行塔柱与桥梁的互相连结，让悬索桥在结构上一分为三（即一个中跨以及两个边跨），边跨的实际长度应依照锚固定的锚点和工程的预算进行厘定。

2大跨度桥梁设计的优化对策

2.1 材料选型设计

在材料选型设计环节，以桥梁结构特点、工程设计要求为依据，参照同类项目案例，确定空心板、锚具、支座等构件材料的性能指标要求与材质品种。例如，在某地区公路桥梁工程设计期间，选用连续刚构桥形式，全桥长度为274m，宽度为12m，跨度为100m，主桥长度为210m，最终选用15.24mm钢绞线制成空心板与引桥上构T梁等构件，使用12.7mm钢绞线制作箱梁，配备OVMBM13系列锚具，将GJZF4矩形滑板支座设置在过渡墩箱梁梁端部位处，将GJZF4冠状橡胶支座设置在其他部位，在主桥箱梁等部位使用50号混凝土，在承台与基桩部位使用25号混凝土，在空心板与桥面板部位使用40号混凝土。

2.2 上部结构优化设计

(1）预制拼装多梁式T梁结构。在大跨度公路桥梁设计过程中，预制拼装多梁式T梁结构已实现了一定的应用，与整体式箱梁结构相比较，该种结构的施工过程相对便捷、施工成本低的优势。由于预制拼装多梁式T梁结构下梁为开口断面，所以平衡受力与抗扭能力低，在曲线梁中弯矩作用力的作用下，公路桥梁下部结构将会受到影响。由于T梁桥能够依托靠翼缘板宽度实现平面线性调整，因此T梁桥在弯曲度小的曲线桥中具有明显的减轻弯扭的优势。在T梁桥设计过程中，直线部位的静荷载及动平载不平衡会导致曲线位移的现象发生，但位移情况小于弯曲梁，因此在大跨度公路桥梁设计过程中可利用侧向连接的方式强化公路桥梁结构的综合性能。

(2）简支空心板结构。在大跨度公路桥梁设计期间，应做好整体结构设计工作。在公路桥梁设计环节，应根据项目环境特征、项目成本要求及施工方案内容等多项要素，对设计内容加以优化和完善。目前，简支空心板结构已在公路桥梁施工环节中实现了一定的普及，技术体系相对成熟，方案设计过程简单。但该种桥型的梁高很高，跨径小，加之高墩数量多，极易引发桥面裂缝等故障问题，因此简支空心板结构桥型在土方回填量少且地势平缓的施工中应用效果优越。

2.3 下部结构优化设计

公路桥梁下部结构与公路桥梁工程的使用寿命密切相关，在下部结构设计时，应做好结构形式优化工作，根据勘察数据信息，拟定施工技术要求。在实际施工时，施工材料及施工工艺将会直接对桥墩结构产生影响，与桥梁工程使用年限密切相关。在下部结构施工时，翻模技术应用广泛，设计人员应对承载力及极限使用状态等相关数据进行科学合理的分析，强化结构的整体稳定性。对于相邻桥墩，二者之间的稳定性会相互影响，因此下部结构设计应以公路桥梁整体为基础，对方案内容加以优化和完善。

2.4局部优化

局部优化能够提升桥梁整体的荷载能力，从而提升桥梁的质量水平。大跨度桥梁局部优化策略主要有以下几类：第一，增加钢筋梁截面面积。按一定比例搭配组合钢梁和混凝土梁，形成复合梁或混合梁，这类组合方式可以增强梁的应用性。第二，提高桥梁主电缆的功率。该优化策略常见于悬索桥与斜拉桥。由于这两类桥梁为跨度较大的无电缆桥梁结构，因此桥梁整体结构对外部环境变化具有较强的敏感度，因此以电源电缆方式进行组装可有效降低共振，提高桥梁整体的稳定性。第三，优化墩台，即调整桥墩数量。从桥梁使用实际情况出发，适当调整桥墩数量、位置和强度，从而提高桥梁整体稳定性。

2.5基于可靠度的大跨度桥梁结构优化设计

目前世界绝大多数公认的大型复杂或大跨度桥梁结构应力设计与优化动态控制基本理论方法也都是在直接和建立了在传统的容许应力优化设计法基本原理下的有限元分析法基础框架上独立提出的。基于桥梁可靠度模型分析的桥结构整体优化分析理论主要是希望能够快速准确地对各类复杂大型桥梁结构及其建设工作中都必然的存在伴随着设计的各种具体工程及不确定设计风险因素系统的影响进行全面客观分析描述，并对最终结论采取了综合与定量对比分析为主的多种评价指标方式来计算和得出对设计主体的设计总体安全性水平和设计工程经济性程度等涉及设计过程各个关键细节方面进行综合评判的多个评定分析指标，从而可用来达到更好地系统的和有效地协调与解决大型桥梁建设安全结构可靠性要求和桥梁结构工程建设的整体经济性需求等两者之间具有潜在着的诸多现实矛盾，这一切实际上却也是要通过一种传统的桥梁定制式设计评价法而都无法被完美的实现的。

3结语

大跨度公路桥梁已成为我国道路桥梁工程的重要构成部分，重要作用不言而喻。技术人员应采取科学有效的措施强化公路桥梁设计方案内容的科学性和有效性，及时解决公路桥梁设计过程中出现的各项问题，在提高公路桥梁设计方案水平的基础上，延长公路桥梁使用年限。此外，技术人员应根据大跨度公路桥梁所处地区的实际情况，对设计方案内容加以完善，促进我国公路桥梁事业的可持续发展。

参考文献：

[1]曹杰.大跨度公路桥梁结构设计分析[J].交通世界,2021(29):99-100.

[2]蒋志刚.大跨度桥梁设计要点及优化措施[J].黑龙江交通科技,2021,44(08):130-131.

[3]杨威,陈勇.大跨度桥梁结构设计思路[J].四川建材,2021,47(03):162-163.