【摘要】近年来,我国在桥梁工程建设方面发展迅猛,并且取得了非常大的突破,特别是在新桥型、大跨径桥梁的应用方面已经取得了巨大的成就。但是从我国桥梁工程建设方面的整体水平来看,我国与世界发达国家桥梁设计先进水平还有不小的差距,了解那些发达国家桥梁设计发展的新动向与趋势,对于我国目前桥梁设计发展有重要意义。
【关键词】桥梁设计;问题;发展趋势
1前言
改革开放以后,我国经济实力与综合国力得到了巨大的增强,我国在桥梁建设方面有了迅猛发展,特别是大跨径的桥梁建设,已经取得了辉煌成就,我国桥梁建设在美观性、功能性、安全性与经济性等方面还有许多不足。
2我国现代桥梁建设现状
我国文化悠久,桥梁发展历史长远,从古代的古典拱桥赵州桥到遍布全国的现代梁桥、拱桥、斜拉桥等各种桥型。我国现代桥梁应用最广泛的为梁桥,其次为拱桥,斜拉桥、悬索桥适应跨径大,费用高,基本分布于沿海城市及发达城市。桥梁建筑材料从最早的木材、石材发展到现在的混凝土、钢材,其中混凝土桥应用最广。
3桥梁设计基本原则
3.1安全性我国最近几年,多座桥梁突然发生倒塌或者损坏,工程界已经重视桥梁的安全问题。一般的看法是目前的工程事故的原因主要由野蛮施工与管理腐败导致的。但是短期内发展突然倒塌则是由施工质量没有达到规范和设计要求,典型的原因包括使用的材料强度不符合标准与施工工艺没有达到要求等;还有个别的桥梁在施工过程中存在偷工减料的情况发生。更对桥梁的安全性造成致命的损害。桥梁设计的安全问题主要有行车安全、通航安全、施工安全和基础地质条件等方面。行车安全:桥面设施应该合理布置,要根据具体的车流量和公路等级来决定,是否有必要设置护栏、中央隔离带、分车带,从而确保行车的安全性。通航安全:在有通航净空保证的前提下,还需要注意是否允许拖船组成的船队通过,在桥下收留的方向是否与和桥梁垂直,在有这样的问题时应该加大桥梁的跨径。施工安全:这是非常重要的一点,在制定施工组计划中,必须要考虑飓风以及洪水等给桥梁施工带来的不利影响,施工建设要求在洪水到来之前桥墩施工面一定要超出洪水水位。基础地质条件的安全:根据规范。冰冻深度、基础埋深与河流的冲刷深度的要求,还要对地质基础进行必要的检查,看看附近是否有溶洞、断层以及裂缝等一些不适宜的地质条件。3.2经济性经济性包含桥梁建设工程的造价、工期以及桥梁后期的养护费三个方面。桥梁工程造价其主要是由人工费、机具设备费以及材料费三方面组成。人工费和机具设备费:因为不同的地区之间有着很大的差异,应根据预算定额标准进行估算。材料费因时间的差异而影响比较大,暂时按用量衡量;根据已建设的同类体系、同载荷标准的相近跨度的桥梁的工程量,参考设计结构尺寸并结合经验尺寸,估算出总体设计的轮廓尺寸,然后对主要结构的少数控制截面进行粗略的演算。工期:桥梁是道路交通的最要组成部分,道路修到哪里的桥梁建设应该完工,这样可以节约很多不必要的时间,这样还可以确保机具设备、材料以及人员的顺利运送,线路及早的运营,国民经济也可以早一点受益。影响工期的因素有以下几种:工程本身的大小;资金是否足够充足;施工的方法与工程本身的机构难易程度等都会在不同程度的影响工期。养护维修:桥梁建设完工后,在使用的过程中经常会出现一些程度的损坏,需要修复这样的桥梁就会产生一定的费用,桥梁其用料不同会有非常大的差异,要分别考虑,还要考虑由军事打击、自然灾害等破坏的修复。3.3功能性桥梁的功能主要有两个方面,承受荷载与跨越障碍。为了确保受力合理,传力路线直接以及简洁的结构形式,尤其注意风载、地震等因素,论证能够确保结构功能的实施。在地震地区修建桥梁应该注重选择抗震好的桥梁架构。如梁式桥梁要比拱形的抗震性要好,低桩要比高桩好等。遇到突发情况造成桥梁的破坏,从难易程度考虑,梁式桥比拱式桥更容易修复。要根据其实际情况考虑,能做小的绝不做大的。这样不至于造成国家资金浪费。3.4美观性桥梁的设计不仅要考虑其功能性、安全性和经济性,桥梁美观的问题应该被重视,突出桥梁的美观。伴随我国经济快速发展,人们越来越重视桥梁美观设计,桥梁美学已经成为现代桥梁建设中一门独立的研究项目,桥梁的建筑风格与桥梁的装饰应该与所处环境相协调,对于城市中一些大型桥梁争取建设成一座具有标志性的建筑物,成为一个城市的一道风景线。
4现代桥梁设计发展趋势
经过长时间发展,我国在桥梁设计方面、建设方面取得了辉煌成就,已经接近世界先进水平。为我国今后桥梁发展打下了坚实的基础,我国桥梁建设未来发展趋势有以下几点:4.1逐渐加大桥梁跨径我国现在钢梁的最大跨度已经超过了500m,悬索桥到达了1990m等,由于跨海与跨江的需要,桥梁的跨度还在不断的加大,预计钢斜拉桥会突破1000m,钢悬索桥会超过3000m。混凝土桥:梁桥的跨度会达到270m、拱形桥对达到420m。4.2结构逐渐轻型化随着桥梁跨径的逐步加大,混凝土梁已无法适应桥梁跨径增加的要求;而钢梁由于其质量轻、强度高等特点得到广泛应用,其结构和材料特性也得到最大发挥和利用,如现在大部分斜拉桥、悬索桥及大跨径连续梁桥等其主梁均采用钢箱梁或钢箱加劲梁,使得梁高大大减小,从而使桥梁变得十分轻巧秀美。同时,随着新材料的研发和利用,铝合金作为典型的有色金属,其耐腐蚀、高强度、质量轻等诸多优点,使其在传统的门窗、汽车制造等领域得到了广泛的应用。随着新产品的不断开发,铝合金材料已经在船舶、桥梁等领域的应用也开始崭露头角。铝合金在桥梁上的应用,国内外已经有400余个实例,铝合金在桥梁建设的使用大大降低的桥梁结构的重量。4.3桥梁建设技术混凝土梁桥出现了顶推法、悬臂平衡施工法、拱桥无支架法。这些提升了混凝土桥梁的竞争力。悬索桥采用钢箱加劲梁,在技术上取得了新的突破。斜拉桥的涌现、崛起,为桥梁的发展展现了丰富多彩的内容。这些成就使得我国在桥梁技术上的到了空前的提升。4.4预应力运用更加丰富、灵活预应力是为了改善结构服役表现,在施工期间给结构预先施加的压应力,结构服役期间预加压应力可全部或者部分抵消载荷导致的拉应力,避免结构破坏。常用语混凝土结构,是在混凝土结构承受荷载之前,预先对其施加压力,使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力,使结构在正常使用的情况下不产生裂痕或者产生裂痕比较晚。预应力的一部分在桥梁建设中得到了广泛地应用。不仅允许出现拉应力,而且还允许在极端荷载时出现开裂等。可以有效避免全预应力时出现沿纵向开裂和拱形过大。刚度较全预应力为小,可以利于抗震。体外预应力是在20世纪20年代末开始在桥梁建设中应用的,在70年代后应用开始以来。体外配索,不仅可以减少截面尺寸与结构横载,还可以提高构件的施工质量。预应力不仅只有这些,还有双预应力、无粘预应力和在世界上较多应用预应力梁等,它们使预应力变得更加丰富与灵活。4.5提升施工方法最近几年桥梁的施工方法也在不断的发展中,其中顶推法不仅仅运用在直线桥梁,还可以在平曲线上的梁与竖曲线上的梁。除了这些,还有别的也在发展:使用环形滑道,它的好处是不用使用喂氟板;拉索锚已经具有自动开启、闭锁;梁前进时锚定,千斤回程时可以自动开启;并把支座安装在梁上,这样可以不需要顶推后重新设置。
5结束语
在我国经济快速发展下,对于桥梁的设计提出更高的要求,因此桥梁设计部门要加强在桥梁设计方面人才的培养以及现在从业人员技术提升的培训。虽然我国经济水平以及综合国力已经有了非常大的增强。当前我国在桥梁设计的整体上和世界一流的桥梁设计仍然有一定的差距。我国桥梁设计还应该总结经验,提升水平、力争达到高标准与高质量的建桥标准。
参考文献
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作者:王爱 单位:洛阳城市建设勘察设计院有限公司