桥梁结构设计

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桥梁结构设计范文第1篇

关键词:公路桥梁;性能设计理念;框架;原则;性能标准

公路桥梁是一个国家交通运输的主要方式之一，有利于经济发展和社会进步，而其规模水平彰显出国家经济基础和技术能力。自1990年代初至今，关于国内公路桥梁的建造发展迅猛，公路桥梁总数达67万架，比如江阴大桥、苏通大桥等著名特大型桥梁。关于公路桥梁的设计和建造，涉及多门学科，其发展水平依赖于桥梁技术的进步。工程技术制度标准是所有建筑建造的约束规范，其基于的理论系统能投射出建造水平的高低。就力学方面而言，公路桥梁架构设计手段由应力允许设计磨损阶段设计极限设计的发展，设计采取的概率分析包括半概率法、近似概率法等，其中建造材料由概率分析得出，而安全系数靠经验判断。最近几年以来，一些经济发达国家逐步展开对基于性能设计理念下的公路桥梁结构设计的研究，来强化交通设施的建造水平。除此之外，这种理念和手段的转变促使基于使用寿命的可持续发展制度规范的构建和完善，为我国桥梁建造技术在世界占据一席之地奠定基础。

1基于性能设计理念下公路桥梁结构设计的标准框架

以性能设计为基础的结构设计是以性能目标为依据，尽量达到该目标的设计总和，也就是基于设计制度规范、稳定的结构、合适的规划，来确保工程各细节设计，监控工程质量与后续维护，保障工程结构在某段使用时间内受到外部压力时，磨损程度低于某个极限状态，结构功能高于标准范围下限，同时还要具备可修护至性能目标的功能。性能设计要考虑使用寿命内各结构的性能标准，同时要求客户和设计者全面掌握，进而选择各设计、施工、维护手段来保证实现预期性能目标。因此，所谓的性能设计理念是指所设计的建筑结构在寿命内、在各外部压力情况下，能始终保持预期的性能目标，具体可表示为以下几点:(1)根据结构功能与客户需求来明确性能标准，也就是所谓的性能目标构建(尽管各需求差异较大，然而需要大于社会或行业的基本标准);(2)选择一定的设计、施工、维护手段来调节性能目标;(3)判断考核各性能指标，确保设计的结构能符合所有的性能目标。以性能设计为基础的结构设计除了保障社会人身安全之外，还需考虑后期磨损引起的成本费用，需最大限度地实现结构设计的预期性能目标，即使用寿命的标准需求，这些是性能结构设计最近几年迅猛发展的关键所在。所以，该结构设计方法需要整个设计过程基于使用功能的实现，并非采取传统设计、建造模式，其是性能结构设计区别于其他传统设计的独有特点。基于性能设计理念的公路桥梁结构设计的标准框架见下图1所示，该层次结构图中的第一层“目的”是结构设计社会层面的目标，也就是性能设计的根本目的;第二层“性能要求”是工程的实际功能需求，也就是按照功能对根本目标进行细分;第三层“性能水准”是功能实现的检验原则和检验标准，有明显的强制性;最后一层“验证方法”是功能实现检验手段。其中符合性能标准的手段被称作实现手段，其不受强制约束，伴随科技的发展成熟，肯定相关技术人员充分有效地运用新成果。除此之外，以性能设计理念为基础的结构设计还涉及多个问题，比如尽管提高了设计的开放自由性，然而极会导致设计人员难以应对突况，尚未建立系统的评价体系，工程完工程度受设计者水平高低的影响明显，所以难以检验性能设计的有效性。所以需要建立一定的检验手段体系。总而言之，基于性能设计理念的公路桥梁结构设计可分为明确功能需求、分类性能标准、建立性能目标和检验性能目标等几部分。

2公路桥梁性能设计的根本原则

公路桥梁是社会交通运输的重要设施之一，其设计、施工、维护和广大群众有直接联系，所以其在设计时就要考虑社会因素影响。西方国家对桥梁结构设计要求满足功能性、经济性、美观性的基本原则，这和国内当前安全性、功能性、经济性、美观性的原则是相同的，而基于性能设计理念的结构设计是对当前设计手段的拓展，所以该新型设计方式也要涵盖目前的设计标准和设计原则。另外，还应将桥梁的使用寿命、后期维护、实际建造、可持续发展等纳入考虑范围，也就是需要按照安全、功能、经济、美观、绿色环保等原则进行建造。伴随经济社会的发展，现今公路桥梁结构设计已针对以上原则有一定的补充，提出了“高技术、安全可靠、经济合理、耐久适用”的新原则，同时在其基础上结合桥梁建造的特征制定了有关规定，将其安全性能分为三个级别，具体如表1所示，其分类原理和性能设计目标是类似的。在具体设计时，结构的使用寿命表现为耐久性与经济性。基于公路桥梁的结构复杂、种类繁多的特征，应恰当地限制桥梁整体和零件的使用候命，同时还可结合桥梁归属的道路级别限制其使用寿命。另外，结构适用性是裂缝、易形等情况，在具体设计时以极限状态监控;美观环保要求桥梁的景观价值和可持续发展，和整体结构息息相关。所以，目前的工程制度规范应涵盖性能结构设计的根本原则，方能推动基于性能设计理念的公路桥梁结构设计的完善。

3公路桥梁结构设计的性能标准

结构性能标准是按照功能要求对结构整体目标的细分，公路桥梁结构的设计、建立、保养等应在使用寿命中以最经济适用的手段来达到性能标准:(1)在实际建造过程中，可以解决各突发状况，可运用各组合方法;(2)在投入使用后，维持预期的性能效果;(3)在后续维护保养时，保证一定的耐久适用性;(4)在发生不可预估的龙卷风、高温等突况下，结构能维持稳定性，降低损坏程度的严重性，避免结构崩塌。据上述可知公路桥梁的设计原则有安全性、适用性、耐久性和维护性等，按照极限状态设计原理，与之相应的状态是负荷能力极限状态、正常使用极限状态、耐久极限状态与维护极限状态。其中，负荷能力极限状态是用于判断公路桥梁结构安全程度;正常使用极限状态是用于判断实际使用功能;耐久性极限状态是用于检测桥梁使用周期;维护极限状态除了判断突况的破坏程度之外，还用于判断后续维修保养得难易性，要结合各判断对象来决定相应的极限状态。

4公路桥梁结构性能目标

以性能为基础的结构设计要求建筑工程在各种压力强度下符合预期的性能目标，也就是在各压力强度下明确对应性能标准，进而明确结构性能目标。就公路桥梁来讲，性能目标的确认应了解其使用情况、功能需求、经济美观性等，要遵循以下两点原则:(1)客户和结构设计者共同确认结构性能目标，保证高于标准范围下限;(2)结构性能指标的确认应结合各性能标准，即最大限度的压力强度、最高的温度等。公路桥梁的性能标准是结构安全系数、后期维护、经济适用水平的检验指标，除了要符合客户需要，还要考虑社会因素影响，比如文化程度、经济水平等。就工程结构荷载而言，公路桥梁的荷载分为自然荷载与社会荷载两种，前者是龙卷风、高温等自然灾害，后者则是汽车负重、船撞等，和社会发展密切相关。由此可见，负重标准应基于社会经济因素来制定各等级，而结构性能目标则由客户与设计者共同确认。事实上，性能结构设计能符合各社会要求，客户按照自身要求提高性能目标标准，进而确保桥梁设计最大限度满足客户的特别需求，值得注意的是，不能小于社会基本标准。在性能目标明确的前提下，结合工程结构的特征来设置对应的评价检验指标，比如检验标准、检验手段，其实性能结构设计的未来发展趋势。关于性能目标的实现和结构的设计建造等，应给予相关技术工作者与公司以自由选择理念和方法的权利。

5结论

总而言之，基于性能的结构设计是未来的发展趋势。目前基于概率分析的极限状态设计就是以性能结构设计为原理，各性能都有可测量指标为判断依据，也就是极限状态设计的改善有关于基于性能的结构设计的发展。因此，基于性能设计理念的公路桥梁极限状态设计已得到充分关注和有效发展，而未来发展的关键在于量化各结构性能指标。针对基于性能设计理念下的公路桥梁结构设计展开研究，一方面促进结构性能理论体系的完善和桥梁技术的成熟，另一方面强化国内工程建设的制度标准，真正推进我国向桥梁强国的发展。

作者:吴哲 单位:中铁第一勘察设计院集团有限公司

参考文献:

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［3］周良，陆元春，李雪峰．钢—混凝土组合桥梁设计若干问题探讨［A］．第二十届全国桥梁学术会议论文集(上册)［C］，2012．

［4］穆祥纯．基于创新理念的现代预应力技术在城市桥梁建设的创新发展［A］．第二十届全国桥梁学术会议论文集(上册)［C］，2012．

［5］郝志伟．桥梁工程安全性与耐久性标准控制［J］．交通世界(运输．车辆)，2015(09)．

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［7］卢朋．预应力槽型梁施工技术研究［J］．安徽建筑，2014(03)．

桥梁结构设计范文第2篇

关键词：公路；桥梁；下部结构；设计

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

随着我国建筑工程深入的发展，我国在公路桥梁工程这一方面的发展十分的迅猛，公路桥梁工程是我国经济发展中非常重要的一个工程建设环节，在一定程度上影响着我国经济的发展。公路桥梁下部结构在公路桥梁工程项目中占据着非常重要的位置，在公路桥梁工程项目的建设过程中要重视对其下部结构中的设计，公路桥梁下部结构设计的好坏，直接关系着公路桥梁工程项目在建设过程中的整体质量水平。公路桥梁工程项目在其下部结构中的设计还存在着诸多的不足与缺陷，如何有效的对公路桥梁下部结构进行设计，是公路桥梁工程在发展过程中必须解决的一个重要问题。

一、公路桥梁工程项目下部结构中对桥台结构的选择设计

1、轻型桥台

公路桥梁工程中的轻型桥台，体积较小是它的特点，轻型桥台的台身是一面直立着的薄壁墙，台身的侧面有用于挡住土层的墙面，可以将台身侧面的墙面改造成斜坡。在公路桥梁的下部结构设计中能够设置相应的钢筋混凝土用来支撑公路桥梁，公路桥梁中的上部结构能够通过锚栓这一种形式与桥台进行连接，在公路桥梁中形成一个四铰框架结构系统，通过轻型桥台台身两端中土层的压力来维持桥台的稳定性。轻型桥台适合在小跨径公路桥梁中进行使用，轻型桥台中的桥墩与桥跨孔的数量相互结合时，桥跨孔的数量不能多于三个孔，公路桥梁的总长度不能超过二十米，单个桥跨孔中的直径不能超过十三米。

2、钢筋混凝土薄壁型桥台

公路桥梁中的钢筋混凝土薄壁型桥台，经常使用的形式有箱式、撑墙式、扶壁式以及悬臂式等一系列形式，钢筋混凝土薄壁型桥台由带扶壁的侧墙与前墙，还有水平底板相结合而形成的一种桥台，钢筋混凝土薄壁型桥台中的挡土墙是由间距为2.5米至3米之间的扶壁以及前墙相结合而形成的，而台顶则是由扶壁中的水平版与竖直的小墙相结合形成的，对公路桥梁中的桥跨结构进行支撑。钢筋混凝土薄壁型桥台两个侧面中的墙壁能够垂直于前墙，还能够将两个侧面中的墙壁进行改造，使其斜交于前墙，钢筋混凝土薄壁型桥台与重力式桥台相比，可以有效的降低公路桥梁中圬工面积中的百分之四十至百分之五十，还可以有效的降低对公路桥梁地基所造成的压力，钢筋混凝土薄壁型桥台适合在软土地基的公路桥梁建设中进行使用，但是钢筋混凝土薄壁型桥台在公路桥梁中进行使用时的施工流程与构造工艺非常的复杂，所需要使用的钢材数量也非常的多。公路桥梁下部结构中在使用钢筋混凝土薄壁型桥台时，可以对钢筋混凝土薄壁型桥台中的桩基础或者是基础进行扩大，在钢筋混凝土薄壁型桥台的墩台下面可以对支撑梁进行设置，使公路桥梁中形成一个框架结构体系，还可以通过钢筋混凝土薄壁型桥台两端中的被动土层压力来维持整个公路桥梁的稳定性。

3、埋置式桥台

公路桥梁中的埋置式桥台，经常使用的形式有框架式桥台、桩柱式桥台以及肋板式桥台。埋置式桥台是将台身埋在公路桥梁中的锥形护坡里，极大的降低桥台在土层这一方面所承受的压力，埋置式桥台中的体积也在很大程度上进行了缩小，但是公路桥梁中的台前护坡大部分都是由混凝土作为表面的防护措施，而且混凝土这种表面防护的形式还是一种永久性的设施，在一定程度上存在着被洪水进行冲击以后而导致混凝土表面防护的破裂，造成台身得不到有效的防护，严重的影响公路桥梁的稳定性、安全性，所以在对公路桥梁下部结构进行设计的过程中，需要加强对埋置式桥台中稳定性与强度的预测性计算，这对于埋置式桥台在公路桥梁下部中的稳定性有着非常重要的作用。埋置式桥台在公路桥梁下部结构中的运用，能够有效的应用于路基填土高度处于五米以上公路桥梁的桥台之中，应用于公路桥梁中高度处于十米之上的桥台时，需要在桥台中对横向系梁进行有效的设置，公路桥梁桥台中的耳墙、系梁以及帽粱都需要对其进行钢筋的配置。桩柱式桥台在公路桥梁下部结构的应用过程中能够适应于不同的土壤地基，这是它的优点之一，框架式在公路桥梁下部结构的应用过程中有非常的刚度，能够有效的维持公路桥梁下部结构中的稳定性，还可以对圬工体积进行合理的节约。

二、公路桥梁下部结构设计中对桥墩结构的选择设计

1、柱式桥墩

就目前来看。我国公路桥梁工程项目在建设过程中，对于柱式桥墩这一种桥墩形式的采用非常的广泛，柱式桥墩在公路桥梁下部结构中应用时，施工非常的快捷、施工程序非常的简便、结构的稳定性非常的好、自重轻以及外观优美、柱式桥墩中的主要形式主要划分为以下几个方面：

1.1 带盖梁的单排桩式桥墩，将弯矩承受性能非常好的盖梁对实体式中的墩帽进行替换，公路桥梁下部结构中在采用桩基础的时候，必须在桩顶上对相关的承台进行设置，使桩式桥墩中的各个桩共同承受压力，并且通过桩顶上的承台将桩与柱相连接、柱式桥墩适合在公路桥梁上部结构中的简支梁桥中使用。

1.2 公路桥梁下部结构中的排柱式桥墩，适合在连续现浇箱梁中应用。

2、重力式桥墩

公路桥梁下部结构中的重力式桥墩，利用自身的恒载对公路桥梁下部结构中的外力进行平衡，有效的维持了桥墩的稳定性。公路桥梁中的实体式墩身，对于地基这一方面中的承载力，在要求与标准上都非常的高，实体式墩身在材料的选择上可以不选择对钢筋进行使用，混凝土与天然石材都能够作为实体式墩身的构造材料，但是重力式桥墩中的圬工体积非常大，这就导致重力式桥墩在公路桥梁下部结构中进行使用时的阻水面积扩大，抵抗水流冲击力的性能下降，所以重力式桥墩在公路桥梁下部结构中进行使用的时候，不适合应用于水流湍急、泥沙含量大的河流之中。

3、钢筋混凝土薄壁墩

公路桥梁下部结构中的钢筋混凝土薄壁墩，可以划分为两种形式，一种是单肢薄壁墩，另一种是双肢薄壁墩。钢筋混凝土薄壁墩中的单肢薄壁墩在重量上非常的轻，可以有效的节约公路桥梁下部结构中的圬工材料，适合在地质条件不理想的简支梁桥上进行使用，而钢筋混凝土薄壁墩中的双肢薄壁墩则适合在墩粱固定结合中的连续钢构梁桥上进行使用，双肢薄壁墩这一形式在互通式跨线桥中的应用非常广泛。

三、公路桥梁下部结构设计中对桥墩柱内力计算

公路桥梁下部结构中的桥墩柱，根据受力这一方面的特点，桥墩柱内部中大部分都是偏心受压构件。偏心受压构件在轴力与弯矩的作用力下，桥墩柱截面中所承受压力的极限值，随着轴力与弯矩之间比值的变化而发生变动，桥墩柱截面中极限承载压力值的变化与轴力NR 和MR之间的曲线关系，如图所示。

公路桥梁下部结构中的桥墩，大部分都是短柱一这类型，从图中可以发现，短柱中轴力与弯矩之间的关系呈线性，中长柱中轴力与弯矩之间的管理呈非线性，随着MR的增大，NR在降低，根据图中呈现的轴力与弯矩之间的关系可以发现，桥墩柱中的小偏心受压构件中，随着MR的降低，NR在增大，而在桥墩柱的大偏心受压构件中，随着MR的增大，NR也在增大，NR在增大到MR的极限之后，在超过极限后随着降低。所以在对公路桥梁下部结构中的桥墩柱进行设计时，要结合桥墩柱中偏心受压构件的受力特点对桥墩柱在受力状态中的内力进行确定。

四、结语

公路桥梁下部结构的设计是一项复杂的系统工程，公路桥梁下部结构的设计对于公路桥梁的整体稳定性有着非常重要的影响，所以在公路桥梁工程项目的建设过程中，要充分的重视对于公路桥梁下部结构的设计。为了保证公路桥梁结构的设计符合相关规定中的标准与要求，有效的提升公路桥梁的可靠性、耐久性。安全性，在对公路桥梁下部结构进行设计的过程中，要将地质条件、水文条件、结构受力、地震、地质构造、地理环境等一系列因素综合起来，进行深入的分析与研究，选择公路桥梁下部结构最好的设计方案，只有这样才能够保证公路桥梁下部结构中的稳定性，促进公路桥梁工程的发展。

参考文献：

[1]王晓莹.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[J].桥梁工程2010(17).

[2]邵容光.公路桥梁工程结构设计原理[M].北京：人民交通出版社,2011.

桥梁结构设计范文第3篇

关键词：桥梁结构；设计；问题

中图分类号：K928文献标识码： A

引言

桥梁结构设计的基本要求是要保证安全性、适用性以及经济性，不仅要求设计者要具备丰富的理论知识，还要具一定的工程经验，如果有经验上的偏差就会严重影响设计的准确性。桥梁结构设计要坚持因地制宜的基本原则，要充分结合建设单位公布的桥梁设计方案，积极学习国外的先进技术，引进一些新设备、新材料，严格依照施工设计的总则、荷载以及每种材料技术条件要求等施工设计标准，采取适当的设计方法，能最大限度地规避主管因素对桥梁结构设计造成的影响。

一、桥梁工程结构设计的状况

自改革开放之后，我国的经济建设一直在紧锣密鼓地进行着，各项工程建设也是百花齐放、不断涌现，其中，桥梁工程建设也得到了飞速的发展，作为维系、连接与输送城乡交通的主要建筑设施，其工程的安全质量的重要性不言而喻，虽然无论哪个行业的工程建设都在严格把控质量、安全大关，然而依然不断出现严重的安全事故，为了保证其正常的使用年限，必须从桥梁结构设计开始就考虑其耐久性因素，而目前在桥梁结构的设计当中，很多设计人员形成了错误的设计观念，比较偏向于对桥梁强度极限的控制，只是保证其达到良好的强度要求，却忽略了更为重要的耐久性因素，没有对使用极限状态记忆控制把握，重建造轻维护，同时缺乏有效的结构耐久性规定和要求来作为设计依据，那么对桥梁使用年限、耐久性的考虑自然无法真正落实。

二、桥梁结构设计存在的问题

当前结构越来越复杂、跨越距离越来越远、功能越来越多的桥梁正在出现，在提高交通通行能力和确保行车便捷的基础上，正在发挥着改善生活质量、加速经济建设的作用，这就需要桥梁设计者不断提高各方面的能力，以此来满足社会、生活、交通、公路等各方面的需要。随着经济建设的不断变化与发展，人们生活质量在逐渐提高，桥梁设计的难度也在增大，这会产生桥梁设计问题，应该对桥梁设计工作进行全面分析，以达到对相关问题的防范。目前，桥梁设计存在的主要问题有以下几个。

（一）桥梁结构设计问题

结构体系是桥梁设计的关键，也是桥梁的核心部分，是整个桥梁建设中最为重要的部分。结构设计如果存在问题，则会直接影响桥梁相关参数，桥梁可靠性就会下降，结构材料的应用就会出现问题。特别是一些桥梁设计人员会盲目地进行结构体系设计，导致桥梁结构设计存在极大的不合理、不科学等问题，进而影响桥梁的安全与功能。

（二）桥梁设计的耐久性问题

当前一些桥梁设计片面重视结构强度计算，忽视桥梁构造、材料、施工等重要环节，这会导致桥梁耐久性降低、整体性变差、延展性不足，不能以充分的冗余来提高桥梁的耐久性能。常见的问题有桥梁受力线路不清晰、混凝土强度不足、钢筋结构坚度不足、保护层厚度偏小，这些都会影响桥梁的安全与寿命，进而导致桥梁病害的形成。

（三）桥梁设计的疲劳损伤问题

桥梁在运行中会受到车辆荷载、地震和风荷载等动荷载的影响，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响非常大，因此设计师在桥梁设计方面要充分重视对疲劳损伤的研究。

（四）桥梁结构的抗震性

有些桥梁会应用在经常发生地震的区域，地震会对桥梁产生严重的破坏，因为在桥梁结构设计中已经考虑到了动荷载的作用，所以要在巩固动荷载的基础上，加强桥梁结构的抗震性能，将动荷载和抗震性能合二为一的进行综合考虑。

（五）桥梁的超载

桥梁的结构设计都要达到正常的使用标准，可是在实际的桥梁运行阶段，桥梁荷载并不能都达到在设计的允许范围之内，超载会导致动荷载的应力幅值增加，同时损伤出现的几率也会增加。因为超载所造成的损伤是巨大的，这些损伤是很难修复的，超载甚至会破坏桥梁的结构，导致事故的发生。设计人员要加强对桥梁超载问题的研究力度，保证桥梁结构的耐久性以及安全性。

三、桥梁结构设计的优化

（一）桥梁结构的可靠性

目前设计人员从很多角度对桥梁结构的可靠性进行了研究，也取得了一定成果，另外还研究了系统可靠性界定的方法，总之，桥梁结构的可靠性是一个比较复杂的研究内容，其中蕴含了很多种知识，研究具有一定的难度，需要设计人员深入的进行探索。

（二）人为差错

在桥梁结构中出现的问题，大多数都是因为施工人员或技术人员的专业知识或经验缺乏导致的，很多工程中的事故都是因此而发生，所以人为差错的优化已经成为桥梁结构设计中的工作重点。

（三）桥梁结构耐久性的设计要求

在桥梁的结构设计中，要想保证其结构耐久性的设计目标，就必须把握好设计过程中的细节，依据一定的设计要求来进行设计工作。首先，桥梁的设计方案要进行仔细地对比分析，在满足其耐久性设计原则的基础上，考虑其使用性能、美观程度、经济成本等因素，这样综合考量之后，筛选出最合适的设计方案，从而确保其质量过关，其次，一定要注意混凝土的结构耐久性的规定要求，在设计时注意控制其混凝土最小保护层厚度，使预应力管道与钢筋存在一定的距离，为混凝土的振捣做好基础准备，同时对于所采用的水灰比要仔细分析检查，保证其适用性，以达到增强混凝土自身密实度和抗损坏能力的要求，最后，在设计过程中一定要选用具有防腐作用的钢筋，因为在实际施工过程中，经常会发生钢筋腐蚀的现象，所以对钢筋的构造、材质的选用上，必须做到认真、细致，也可以在混凝土中掺入钢筋阻锈剂，通过此种方法来延缓钢筋腐蚀破坏，不仅在时间上有效控制腐蚀，而且及时有效地延缓了其遭受腐蚀的速度。

（四）桥梁结构的抗震设计

由于桥梁的可以起到联络交通的作用，所以在许多山区等地都需要搭建桥梁，但像我国的云贵山区等地又是地震的多发处，所以在这里地区的桥梁结构设计就需设计者充分考虑地势问题，通常采用先简支后连续或墩梁固结的连续－刚构混合体系，这是为了保证行车舒适，结构耐久适用。除此之外即使在非地震区域的桥梁结构设计也应当将地震损坏因素列为考虑范围内，因为地震灾害具有的不确定性，这时为了应对突如其来的灾难，设计人员就需要对于桥梁结构的接缝处，地基墩台和桥面的整体强度，加固连接件等等关键部位进行仔细的核算与周全的考虑，而且需要提前预算到地震后可控状态下桥梁的完整程度，对于桥梁抗震结构的设计就需要不吝惜原料，全面考虑，精细核算，这样才能保证桥梁结构的优质性。

（五）强化桥梁结构设计的抗载荷能力

在桥梁抗高负荷承载的情况下，就需要设计者对于桥梁目前和未来所要面临的载荷能力能高瞻远瞩，应用合理的结构来应对这一情况，而且可以再桥梁设计中的关键部位添加相应的减震装置，如粘滞阻尼器，可以通过气弹性部件可以有效的减少桥梁震动时产生的能量，以减少对桥梁主体的损害;铅芯橡胶支座，可以有效减少支座的硬性撞击，通过有着良好力学性能的铅芯和橡胶的配合，就可以达到这样的效果。总之，在抗重载荷情况下，桥梁的结构设计需要提前预估和计算出将要面对的负载情况，并且利用缓冲部件来直接降低重载荷所引起的桥梁压力过大。

结束语

桥梁设计过程中如果对相关要点和因素不严格控制，极容易引发安全与结构问题的积累，进而影响桥梁施工和使用等后续工作，形成各种病害而影响桥梁。作为桥梁设计人员，应该对设计工作进行强化，借鉴国内外先进的经验与措施，将先进的设计理念、科学的桥梁结构体系更好地应用到桥梁设计之中，在不断创新的同时，达到推进桥梁设计质量与水平双提高的目标。

参考文献：

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[3]贾成刚.冻结法凿井井壁结构设计关键问题探讨[J].山西焦煤科技,2012,07:13-15+19.

桥梁结构设计范文第4篇

关键词：公路桥梁 结构设计 耐久性

0引言

随着社会不断发展，我国公路桥梁建设事业蓬勃发展，取得了显著成果。然而，公路桥梁结构耐久性问题也随之突显，理应引起公路桥梁结构设计、工程施工和维护等相关方面的重视。本文结合多年的公路桥梁结构耐久性设计实践经验，从保证混凝土结构耐久性、保证钢筋混凝土保护层厚度、保证构造配筋科学、保证后张法预应力钢筋管道压浆质量、保证桥面铺装层防水等几个主要方面就公路桥梁结构耐久性设计进行了以下论述。

1结构设计耐久性分析

桥梁建设作为我国的基础建设项目，已经成为国家综合实力的重要体现之一。近年来，我国公路桥梁数量猛增，由于其在经济发展中起着至关重要的作用，人们对其结构耐久性设计越来越加以重视。公路桥梁结构设计的根本任务归根结底就是用最经济合理的途径保证桥梁结构的安全、耐久和适用，使桥梁结构在工程施工和使用期内承受住各种预期的荷载作用。但公路桥梁在建造和使用期间，会遭受来自于环境、有害化学物质的侵蚀，还要承受来自于车辆、风雪、地震、疲劳使用及各种外来因素作用，与此同时，桥梁本身使用的建设材料性能也在逐渐退化，受多种因素影响，桥梁结构各部分必然会有不同程度的损伤和破坏，导致公路桥梁结构耐久性差。大量病害实例表明，除工程施工、建设材料、运营管理和维护等原因外，设计缺陷是影响公路桥梁结构耐久性差的决定性因素。因此，公路桥梁结构耐久性设计在保证经济合理的前提下，还要注意桥梁结构分析、构件和连接的设计，取用规范规定的安全系数或可靠性指标，充分考虑建设材料和环境影响等因素，提高工程施工水平，加强运营管理和维护，以保证公路桥梁结构的耐久性。

2保证混凝土结构耐久性

近年来，我国公路桥梁事故频发，造成重大经济损失，产生了严重后果和影响。经调查研究证实，大多事故原因是由于设计不规范和施工质量差造成。施工过程中偷工减料、以次充好，，结构设计时态度不端正、不严谨，计算失误等等因素造成了桥梁安全隐患存在重大问题。值得深思的是，目前公路桥梁结构耐久性设计，仅仅具有参考价值，而没有计算出具体安全使用年限，更没有对桥梁结构耐久性进行专业调查研究。此种情况不仅造成了桥梁事故频发，也严重违背了国际上对桥梁结构耐久性日益重视的发展趋势。要解决桥梁结构耐久性问题，首先应该保证混凝土结构的耐久性，而提高混凝土本身的耐久性是解决这一问题的关键，这就需要在施工过程中对水灰比例、水泥使用量、强度等级等混凝土材料组成情况进行严格控制把关。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（以下简称《桥规JTG D62》）对公路桥梁结构耐久性设计做出了明确规定，要求公路桥涵应根据所处环境进行耐久性设计，结构混凝土耐久性的基本要求应符合（表1）要求，这也是公路桥梁结构耐久性设计必须遵循的基本原则。

3保证钢筋混凝土保护层厚度

钢筋混凝土由钢筋和混凝土复合型建筑材料构成。保护层厚度是指从钢筋外边缘到混凝土外边缘的最短距离。钢筋混凝土保护层具有提高混凝土构件截面受力性能，保护钢筋不被锈蚀，增强耐火能力等作用。因此，保护层厚度对公路桥梁结构的耐久性、安全性、抗腐性、耐火性等起着决定性作用。我国现行规范中，已对钢筋混凝土受力钢筋保护层厚度提高了等级，可见其对桥梁结构的影响作用。正常情况下，随着时间的延长，钢筋混凝土的碳化程度会随之加深，碳化达到一定程度后，钢筋混凝土表面的强度和密度逐步降低，水蒸汽和其它有害气体随之侵入，此时保护层厚度决定了钢筋混凝土的碳化时间长短，当保护层完全碳化后，钢筋就会被锈蚀。钢筋表面被锈蚀后会产生膨胀力（在混凝土体积中会增加2～4倍），形成向外胀力，并拱裂混凝土保护层，使有害气体直接侵蚀钢筋，从而影响公路桥

梁结构安全和使用年限。由此可以看出，保证钢筋混凝土保护层的厚度是保护钢筋不被锈蚀，提高混凝土结构耐久性、安全性、抗腐性、耐火性的重要举措。《桥规JTGD62》中的普通钢筋和预应力直线钢筋最小混凝土保护层厚度（表2）规定与国际通用设计规范存在一些差距，设计者应根据实际情况保证钢筋混凝土保护层的厚度。

4保证后张法预应力钢筋管道压浆质量

《桥规JTGD62》中对预应力钢筋管道压浆质量有明确规定，用水泥浆抗压强度要高于30MPa，水灰比应在0.4～0.5之间，可以在试验后掺入膨胀剂以减少收缩）。除此之外，《混凝土结构耐久性设计与施工CCES01》中也有相关说明，预应力钢筋的锈蚀会破坏混凝土结构，且事先发现困难，因此设计时应特别注意，采用必要的防护手段保护。后张法预应力钢

筋管道应尽量使用具备良好密封性的高密度塑料波形管为宜，事先要对钢筋管道灌浆材料和方法进行试验验证，最大程度地减少浆体硬化后形成的气孔，并使用真空灌浆，可适时掺入阻锈剂。

5保证桥面铺装层防水

桥面铺装层的防水对桥面起着重要的保护作用，在结构设计和工程施工中要认真对待。桥面铺装层应使用密实性较好的C30以上等级混凝土，铺装层内设置钢筋网，以防混凝土开裂。或者使用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入XYPEX（赛柏斯）水泥基渗透结晶型防水材料，效果较好。公路桥面铺装层的损伤破坏以及板梁铰缝渗漏水问题，一度引起了相关部门对桥面铺装层的防水施工工艺、施工材料的注意。实践表明，选择适宜的铺装层防水形式不仅可以达到良好的防水效果，保证公路桥梁主体结构安全，更能延长桥面铺装的使用年限，降低工程造价。良好桥面铺装层的防水需具备以下特点：1、与桥面砼粘结性良好，没有起皮和脱落现象发生；2、能与沥青混凝土桥面铺装融为一体；3、没有透水现象发生，耐刺破性能强，具备应有的抗拉强度和延性适应变形能力；4、对桥面砼表面质量没有特别要求，保障施工顺利进行。

桥梁结构设计范文第5篇

关键词：桥梁；结构；设计；探讨

前言

目前国内对于桥梁结构的设计多考虑的是桥梁的强度因素而忽略了对于桥梁耐久性的考虑，在桥梁的建设中过分的重视桥梁结构的建造而不是结构的维护，这样一来导致桥梁在日常的使用中尽管能满足强度上的需求，但是在持久性使用上却存在着较大的缺陷，这也正是目前桥梁事故发生日益频繁的原因之一。在具体的桥梁结构设计中应当同时考虑其使用极限以及承载能力两个方面的因素，确保其在满足使用极限的同时对于环境的耐久能力也能够满足指标，前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力、设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值，必须小于或等于结构抗力的设计值。利用荷载安全系数、材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一个半概率的极限状态设计法。可以认为是对安全性要求的保证。

1、桥梁设计现状

总体来讲我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，在桥梁设计领域，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全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。

2、桥梁设计的注意事项

(1)在对于桥梁结构进行设计时，要加强对于其结构耐久性的重视，尽管对于桥梁结构耐久性问题的天早就有人提出，但是在实际设计中的应用一直不是很顺利。大多数的研究都还是停留在理论层面上，并没能够运用到实际的设计中。且大多数的研究精力都集中在了从材料的角度对桥梁耐久度进行加强而忽视了对于桥梁整体结构与细节处的关注，更不用说在桥梁结构以及设计上的研讨了。国内外的研究和实践都表明，桥梁的整体构造对于桥梁的耐久性有着极大的影响，而结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。

(2)对于桥梁在长期的使用过程中所带来的磨损以及疲劳损伤加以重视。由于桥梁结构的特殊，再加上其所使用的材料并非均匀材料，在长期的桥梁使用中难免会导致桥梁结构发生磨损、变形。再加上桥梁所受荷载均为动荷载，对于桥梁结构带来的损伤更大，长此以往，必然会引发桥梁结构中一些存在的微小瑕疵发生变形、开裂。对于这些变形开裂如果不进行及时的处理很有可能会使得整个桥梁发生变形乃至塌陷，从而带来很大的灾难。

(3)对于桥梁的超载问题一定要重视，目前由于交通事业的快速发展，桥面每天都会进过许多的车辆，而车辆的频繁经过必然会对路面造成不小的负担。对于桥梁的超载，会对桥梁的结构造成破坏，使得桥梁的内部结构发生损伤，而对于结构内部的损伤是无法修复无法复原的，长久以往便会使得桥梁发生变形、损伤，进而使得桥梁发生损毁。因此需要对超载带来的后果进行研究、分析。

3、桥梁设计中存在的隐患

3.1　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。

3.2　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。

3.3　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。

3.4　桥梁横断面确定

桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横断面布置，桥面宽度决定了行车和行人的交通需要，该桥净宽按净＝9+2×0.75(人行道)+2×0.25(安全带)。

3.5　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。

4、桥梁结构设计

桥梁的结构设计按主要承重结构体系分有梁式桥、拱桥、悬索桥、刚架桥、斜张桥和组合体系桥等，前三种是桥梁的基本体系。

按桥梁上部结构的建筑材料分有木桥、石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥(有时三者统称混凝土桥)、钢桥和结合梁桥等。木桥易腐蚀多用于临时性桥梁。石料和混凝土抗压强度高而抗拉强度低，主要用于拱桥。钢筋混凝土桥为耐压的混凝土和抗拉、抗压性能均好的钢筋结合而成的桥，主要用于跨度不大的梁式桥和拱桥。预应力混凝土桥是采用高强度钢筋(丝)和高标号混凝土建成，可达到比钢筋混凝土大得多的跨度，可采用的结构体系也比钢筋混凝土桥广泛得多。钢桥用结构钢制造，现常用于实腹梁桥及大跨度的桁架梁桥、拱桥、斜张桥和悬索桥。其主要优点是施工速度较快，跨越能力大；缺点是用钢量较多，维修费大。结合梁桥也称组合梁桥，是由两种不同建筑材料结合而成的桥，通常指用钢梁和钢筋混凝土桥面板结合而成的桥，可以节省钢材。此外，还有用轻质混凝土、铝合金、玻璃钢等建筑材料建造的桥梁。

按用途分有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。公路桥的活载一般小于铁路桥，但活载的作用点(车轮)在桥的横向是变化的，桥面较宽，桥梁的容许挠度也大。铁路桥活载沿轨道运行，在桥上横向位置不变，桥面系易于布置，但桥面通常较窄，在大跨度铁路桥的设计中，由于横向稳定、刚度和风振等原因而需加宽桥梁；其活载大，容许挠度小，因此在选择结构体系上不如公路桥有较多的自由。在同一桥位上供公路和铁路使用的桥梁称公铁两用桥。公路、铁路一般分别布置在上、下两个平面上；也可布置在同一平面上，将公路设置在铁路两侧，但运营性能较差。城市桥的构造接近公路桥，但车行道和人行道较宽，桥梁高度要低，以减少桥头引道长度和填土数量；在通行混合交通时，桥梁纵坡不宜大于2％；设计中应考虑公用事业管线(电信、照明、自来水、暖气和雨水管等)的过桥设置，不得妨碍桥梁的维修和养护，但高压输电线路、煤气管、输油管与污水管等不允许在桥上敷设。城市桥应视为重要的艺术建筑之一，应注意桥梁本身的造型要和周围的景观协调，对桥头堡、栏杆、灯柱的艺术要求也高。城市桥上游人乐于驻足，以选用不影响眺览风景的上承式桥梁为最好。此外，尚有人行桥、飞机场桥、运河桥、给水桥(渡桥)和供油、供气、供煤粉的管道桥等。

按跨越障碍分有跨河桥、跨谷桥、跨线桥和高架线路桥等。跨河桥的长度和高度，应满足泄洪和通航的要求，在主河槽部分的桥梁称为正桥，跨度较大；其余部分称为引桥，其跨度一般由经济条件确定，宜优先选用标准设计(见桥梁标准设计)。跨谷桥的长度和高度由地形决定。跨线桥为线路(公路、铁路等)立体交叉时，一条线路跨越另一条线路的桥梁，也称立交桥；如在地下穿过既有线路的称为地道桥。高架线路桥是修建于地面或道路上空，供车辆行驶的旱桥，是一种用桥梁结构代替路堤的高架线路，可以避免线路平面交叉，提高交通运输能力。按桥面位置分有上承式桥、中承式桥、下承式桥和双层桥。将桥面布置在主要承重结构之上的称为上承式桥，在主要承重结构下缘附近的称为下承式桥；介于上、下缘之间的称为中承式桥；上下缘均设桥面的称为双层桥。上承式桥具有构造简单、容易养护、制造架设方便，节省墩台圬工数量以及视野开阔等优点，在桥梁设计中常优先选用。中、下承式桥都具有桥梁建筑高度小的优点，视设计要求而用。双层桥多用于公铁两用桥。