浅谈道路桥梁结构设计方法

2015-10-21 17:15罗森
建筑工程技术与设计 2015年28期
关键词:道路桥梁工程设计要点常见问题

罗森

摘要:道路桥梁结构设计的任务就是以最经济的途径来满足结构的功能要求,使道路桥梁结构在施工和使用期内能承受各种预期的荷载作用。道路桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外来作用,道路桥梁出现安全性和耐久性差的现象,既有施工方面的问题,同时在道路桥梁设计领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安

系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

关键词:道路桥梁工程;常见问题;设计要点;措施

一、道路桥梁结构设计常见问题

随着经济社会的逐步发展,我国道路交通问题日益突显出来,我国也加大了对于桥梁建设的投入力度,道路桥梁设计是交通部门工作的重点。我国现阶段道路桥梁结构设计常见问题主要有以下几个方面。

1、设计标准不高

我国道路桥梁设计对规范标准的要求并不高,进行施工就会对道路交通产生诸多不便或产生安全隐患,还会对桥型的美观程度造成一定的负面效应。所以设计时应充分的考虑这个方面,结合现场环境,很多时候都需要在桥梁的主梁或梁侧部分预留一定空间,为日后的施工打下良好的基础。

2、绿化带专项防水设计缺陷

桥梁工程必须具有一定的使用功能,除此之外还要有一定的美观性。所以桥梁绿化带专项防水设计应运而生。在设计桥梁结构的过程中,绿化美观需要在设计的考虑范畴内。通盘考量了所有的影响因素后,必须要保证桥梁结构使用性和美观性。

4、结构设计选型问题

桥梁工程结构选型问题在设计中是比较重要的一个方面,满足视距和净空的要求的同时,还要具有美观的外形和科学合理的结构,这也视为桥梁结构设计的基本标准和原则,尽可能的打造出功能和美观于一体的桥梁工程,为城市平添一抹亮色。但在具体的设计时,关注实用功能的比较多,而忽视结构选型,结构选型不合理也就不足为怪了。

二、道路桥梁结构设计要点

1、主梁设计

不同于整体式简支梁结构,装配式简支梁结构最为重要的特点是可将预制独立构件进行运输与吊装,并且通过现场安装、拼接制梁。对于自动化、机械化施工技术的应用在设计中就可以完成,这样就大幅度的节省了施工成本,劳动生产力也有显著的提高,季节变化也无法对施工造成实质上的威胁。桥梁上部结构的主要承重构件就是主梁,一般的设计型式有T型和箱型,箱型结构主梁大多在预应力混凝土结构梁中应用。设计采用箱型结构主梁需要对主梁结构的间距与片数作要求,主梁间距与片数两者相互制约,即间距小则片数多、间距大则片数少。而主梁的高度及细部尺寸是以荷载的计算方法加以确定的,若主梁对称布置,梁身的荷载也是呈对称分布,此时要用杠杆法来计算,如若不然就要以偏心受压来计算。上述两种情况的相同之处是控制设计的标准是内力的最大值,要注意的是此标准不可作为主梁结构各个截面的最不利状况的受力计算,主要是因为很多不安全的因素夹杂在计算结构中。

2、型式的选择应为桥台设计桥台结构设计的重点

在桥台结构的选择上,装配式简支桥梁主要有轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台、埋置式桥台三种。轻型桥台结构型式体积较小,比较适合挡土的翼墙结构设计。钢筋混凝土薄壁桥台可设计将台身埋置于桥梁护坡中,这样不仅能够降低桥台结构受上部荷载的作用力,还能够使桥台留有足够的空间。但护坡容易受到洪水的侵袭使台身裸露,所以设计时不可缺少的是对强度和稳定性的计算。

3、桥墩型式选择

双柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩是装配式简支桥梁结构设计的主要型式,单幅双柱式是最为常见的。鉴于以往的经验教训,设计时应谨慎选择桥墩结构型式,在岩溶性地质、桩基础施工难度比较大的地方应以实际情况为前提,减少桩基的设计,单柱单桩的设计是比较适合的。而在施工在河谷或容易受滚石威胁的地方时,设计的重点应该放在如何加强桥墩结构的整体抗撞击能力上,也比较适合单柱单桩设计。对于高位墩柱长桥,设计时应重点考量桥梁上部结构荷载累积变位的问题,这是双幅两柱整体下部构造设计是比较理想的。

三、道路桥梁结构设计措施

1、加强构造配筋

混凝土结构的任何损伤与破坏,一般都是首先在混凝土中出現裂缝,裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表,反过来,裂缝的存在会增加混凝土渗透性,提供了使侵蚀破坏作用逐步 升级.混凝土耐久性不断下降的渠道。当混凝土开裂后,侵蚀速度将大大加快,形成导致混凝土结构耐久性的进一步退化的恶性循环。因此,防止和控制混凝土的裂缝,对提高混凝土结构的耐久性是十分重要的。控制混凝土的裂缝,除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外,更重要的是要采取构造措施,控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。《桥规JTGD62》突出强调了加强水平防缩钢筋和箍筋在控制裂缝中的作用,提高了水平防收缩钢筋的配筋率和箍筋间距的规定,其指标都比老桥规有所提高,这是防止和控制收缩裂缝的重要构造措施。

3、提高后张法预应力钢筋管道压浆质量

后张法预应力钢筋管道压浆质量是影响预应力混凝土粱耐久性的关键因素之一。《桥规JTGD62》规定,预应力钢筋管道压浆用水泥浆的抗压强度不应低于30MPa,其水灰比为0.4~0.5,为减少收缩,还可通过试验掺入适量膨胀剂《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCESO1—2004认为,预应力钢筋的锈蚀会导致结构的突然破坏,事先不易发现,在耐久性设计中必须特别重视,并采用多重的防护手段。对此,对于可能遭受氯盐侵蚀的预应力混凝土结构,预应力筋、锚具、连接器等钢材组件应采用环氧涂层或涂锌,后张预应力体系的管道必须具有密封性能,不使用金属的螺旋管,宜采用有良好密封性能的高密度塑料波形管。同时,管道灌浆材料和灌浆方法要事先通过试验验证,尽可能降低浆体硬化后形成的气孔,并采用真空灌,必要时还可以在灌浆材料中掺入适量的阻锈剂。

4、在结构局部使用防腐材料

目前,我国大量地修建L=l6~25m的多跨现浇连续钢筋混凝土箱梁结构的桥梁,由于普通钢筋混凝土结构是一种必然地带裂缝工作的结构,因而在负弯矩区总会出现负弯矩裂缝,鉴于负弯矩区裂缝是一种向上开口的“v”。形裂缝,桥面水容易渗入,遭受长期浸蚀后,负弯矩钢筋的锈蚀问题是应予以重视的问题。近年来,由国外引进的环氧树脂涂层钢筋已在国内生产,应用于一般钢筋混凝土负弯矩区的钢筋中,这对保证结构的耐久性无疑是很好的事情。

5、加强桥面铺装层的防水设计

桥面渗水的排除和防渗漏问题,都将涉及到桥梁的耐久性问题,应引起格外的重视。桥面铺装防水层对桥面的防护有重要作用,必需精心设计与施工。桥面铺装层应采用密实性较好的C30以上等级的混凝土,混凝土铺装层内应设置钢筋网,防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料(赛柏斯),都能收到较好的防水效果。高速公路桥面铺装的早期破损以及板梁铰缝漏水现象,引起了人们对桥面防水层施工工艺、材料的关注。选择合适的防水层型式不仅能起到良好的防水效果,保证桥梁主体结构的安全,还能延长桥面铺装的使用寿命和降低造价。

四、结束语

通过文章的分析,可以看出道路桥梁结构设计不仅影响道路桥梁工程的施工,对桥梁投入使用效果也有明显的作用,所以不可轻视道路桥梁结构设计。相关设计人员要以认真负责的工作态度来设计,争取设计出一个又一个桥梁精品,为社会发展提供应有的支撑力量。

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