关于市政桥梁结构设计要点的探讨

牟奎伟/身份证号码：22012219850710533x

关于市政桥梁结构设计要点的探讨

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近年来桥梁建设项目越来越多，由于桥梁结构设计而引发的桥梁质量问题也频频发生，如何做好桥梁结构设计，给人们提供一座安全性高、寿命长、美观实用的桥梁成为桥梁设计者们关注的焦点。本文介绍了市政桥梁结构设计原则，并分析了市政桥梁结构设计要点。

结构；跨径；分孔

一、市政桥梁结构设计原则

（一）经济性原则

一座桥梁建筑设计的再如何漂亮，若它的造价比看上去一般化的桥梁高出许多，这座漂亮的桥梁设计也是失败的。在乐山市大渡河龚嘴电站大桥设计中，定下采用中承式拱桥后，拱圈是用钢筋砼呢，还是钢管砼?经过比选，我们设计组采用了变截面钢筋砼拱圈。因为本桥地处偏远大山之中的大渡河上，当地的砂、石料比较丰富，可就地取材，而钢管拱不仅昂贵，且钢管运距也相当远。故在桥梁设计中，在满足结构安全的前提下，应尽量地考虑经济。

（二）安全性原则

据不完全统计，我国公路桥梁总数达73.53万座，各类铁路桥梁总数达18万座，已成为世界第一桥梁大国，但同时也进入了桥梁垮塌等安全事故高发期。因此，在桥梁设计中要特别重视桥梁的安全性。以抗震设计为例，桥位应选择在对抗震有利的地段，尽可能避免选择在软弱粘性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段，特别是发震断层地段。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时，桥长应适当增长，将桥台置于稳定的河岸上，而桥墩基础要加强。桥型要选择抗震性能好、整体性强的结构体系，如连续梁，无铰拱等。如中国赵州桥，系石拱桥，地处多地震区，建桥1300多年以来，经历多次强烈地震，犹屹立未毁。如在软土地基上选用简支梁或悬臂梁体系（带有挂孔）时，应在构造上加强防止落梁的措施。墩台结构应选用整体性好的结构形式，基础要埋入稳定土层内。

（三）耐久性原则

随着城乡建设的不断发展，城市桥梁和公路桥梁的负荷越来越重，造成混凝土结构桥梁的不同程度的损坏；在设计和施工过程中不注重细部结构的设计也是造成桥梁耐久性的一个很重要的因素，这些问题的存在严重影响了桥梁的使用寿命，因而从多方面对混凝土结构的耐久性设计的分析和研究是非常必要的。

（四）功能性原则

城市桥梁不同于公路桥梁，在城市交通日益剧增的情况下，桥梁方案设计中，交通组织功能也要摆在重要的地位上，尤其是立交桥，不光桥上有车辆，桥下车辆也川流不息。如果不综合考虑交通功能，下行车辆撞击桥墩或有关桥梁部分，导致桥梁坍塌，这种事故在国内外都有发生。作为桥梁设计人员必须注意这一点来进行桥梁方案比选，乃至方案确定后的桥梁分跨。在贵阳市都司路高架桥跨越中华路的大南门交叉口位置，设计者在地面设置了交通导流环岛，一跨20米跨径的桥梁正好处于环岛内。桥梁建成后，随着城市的发展，车辆的增多，该交叉口经常塞车，不得已取消了地面环岛。由于该交叉口的桥梁跨径较小，导致左转车辆的行车轨迹不顺畅，司机抱怨连天，这无疑是桥梁设计败笔。

二、桥梁设计要点

（一）结构尺寸设计

1.桥梁总跨径的确定。

对于桥梁总跨度的决定要经过细致的分析讨论，首先要考虑的一点便是桥梁周边的土质以及水文状况。根据两岸的土质基础来确定桥梁的基础埋设的深度进而决定桥梁的总长度，同时也要对河床的冲刷深度的进行充分考虑。对于桥梁长度不同引起的水流的流量的不同进而对桥梁的冲击量的不同要充分考虑。

2.桥梁标高确定。

在确定桥梁的标高之前要先对道路的路面所预留的桥梁桥道进行确定，在确定了桥道的基础上再综合考虑桥梁的桥形以及孔洞的跨度、桥梁的长度等因素。而后再对于桥梁建设区域在洪水期间洪水的高度等因素进行综合性的考虑，最后将桥梁的标高定下来，一般的桥梁标高应当高于水面50cm。

3.断面。

桥梁断面根据桥梁总体确定，局部大跨径根据实际情况调整，但需落实净高能否满足桥下净空要求。

4.横坡。

横坡设置时采取保持梁高不变，箱梁整体起坡，支承处采取调整柱顶高程的办法，在支承处设有调整梁底面水平的纵横向楔块。主桥与匝道桥应连接圆顺，并根据道路竖向设计实现横坡的过渡。

5.箱梁。

箱形截面梁顶、底板的中部厚度，不应小于板净跨径的1/30，且不应小于200mm.为满足受力和布置钢束的要求，箱梁的顶板厚度不宜小于220mm，底板厚度不应小于200mm，中腹板厚度不宜小于400mm，边腹板不宜小于470mm.曲梁边腹板适当加厚。标准段箱室净距建议4~5米。当腹板及底板宽度有变化时，其过渡段长度不宜小于12倍腹板宽度差，顶板不加厚（需加50×50cm腋角）。箱梁设进风孔、排风孔，管材材料采用HDPE，外径7cm，壁厚5mm，环刚度不小于5Kpa，施工时应定位准确，底板进风孔兼作排水口，顶面略低于梁底板顶面；腹板腋角下侧设排风孔。半径小于240m的弯箱梁应设跨间横隔板，其间距不应大于10m.

6.支座。

边支座中心线至伸缩缝中心线的垂直距离根据支座大小和伸缩缝宽度确定：主桥缝宽<=10cm的，偏移量不小于0.55米；>10cm的偏移量不小于0.60米；匝道桥均偏移0.60米。立柱尺寸需按最大支座的实际尺寸复核。支座必须设支座垫石以利于后期养护、维修和更换支座；支座垫石竖向钢筋直径不小于16mm。支座类型按照计算结果提高一个等级选用。

（二）下部结构比选

桥梁的支撑结构为桥墩和桥台。桥墩是多跨桥的中间支撑结构。桥台是桥梁两端桥头的支撑结构，是道路与桥梁连接点，桥头和桥墩都是由台（墩）帽、台墩身和基础组成。桥墩的作用是支撑在它左右两跨的上部结构通过支座传来的矗立力和水平力，由于桥墩建筑在江河之上。因此它还要承受流水压力、水面以上的压力和可能出现的水压力、船只等的撞击力。所以桥墩在结构上必须有足够的稳定性。在布设上考虑桥墩与河水的相互影响，既水流冲刷桥墩和桥墩出水的问题，在空间上应满足通航和同车要求。具体桥梁建设时采用什么类型的桥墩。应依据地质、地形及水文条件。墩高、桥跨结构要求及荷载性质及大小，通航和水面漂浮物等，桥跨以及施工条件等因素综合考虑。但是在同一座桥梁内，应尽量减少桥墩的类型。

（三）桥梁的分孔

对于桥梁的分孔应当进行慎重的考虑，因为桥梁洞孔的多少时与桥梁的造价以及建筑难度以及使用寿命直接相关的。在建筑之前首先要确保桥梁的使用寿命，而后在此基础上对于桥梁的洞孔数进行考虑。要考虑同时考虑建筑的难易程度以及造价的影响，尽量在确保将造价降到较低，同时不要选择难度太高的施工方案。

（四）平面布置

桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，从桥本身经济性和施工方案来说，应尽可能避免桥梁与河流成桥下路线斜交，故该桥应采用正交。

（五）防水

桥面设计良好畅通的排水系统，是保持桥梁结构不受或较少受水蚀的条件，但考虑水侵蚀的影响，除主梁外还会涉及盖梁、墩柱、桥台等，这些部位的防水设计也十分重要。比如盖梁顶的排水坡、水中桥墩（特别水位变动区）等特殊部位。桥梁的防撞系统，是冬季除冰盐水最易危害的部位，对这部分结构的细致的耐久性设计是十分必要的，这不仅涉及防撞系统自身的耐久性，如前面提到的，它还涉及到与其相连接的主体结构的耐久性。防撞护栏与主体结构的连接应采用整体现浇，避免采用预制安装的形式，防止安装过程对桥面防水层的破坏以及预制块导致的桥面至主体混凝土结构的水通道。防撞护栏的自身抵抗氮离子侵蚀的考虑也是非常必要的。

[1]温巍, 吕萌.对桥梁结构设计应注意的问题分析[J].科技创新与应用, 2017(8).

[2]周峰.市政道路桥梁结构设计加固的原则及方法分析[J].城市建筑, 2017(6).