當代公路橋梁設計各方面要點探討

■王宏波 ■中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176

公路橋梁的質量和使用壽命對于我國交通事業的發展有著直接的影響，隨著公路橋梁工程修建規模的越來越大，人們對于公路橋梁的前期設計也越來越關注。只有切實提高公路橋梁的設計水平，才能夠為公路橋梁的質量打下堅實的基礎。本文探討了當代公路橋梁設計各方面的要點，希望對于公路橋梁的設計有所裨益。

1 公路橋梁的防撞設計

防撞設計是公路橋梁前期設計中的一個設計要點，在對橋梁進行設計時要對其工程的地理位置和周邊環境進行充分的考慮，與此同時還要考慮公路橋梁所處區域的自然環境，例如風力和降雨量，只有這樣才能達到規范的工程質量。一般來說公路橋梁的防撞設施分為被動防撞措施和主動防撞措施兩種，被動防撞設施又包括間接構造和直接構造［1］。

1.1 被動防撞措施

防撞設施在整個公路橋梁工程投資中占有較大的比例，尤其以間接構造的投資消耗最大。所有的船撞力都經過間接構造向外墩轉移，并由外墩承受，因此間接構造產生了較大的投資消耗。然而被動防撞措施能夠產生良好的防撞效果，使公路橋梁被損壞的可能性極大的減少。值得注意的是被動防撞措施在一定程度上會影響周邊的自然環境，因此必須考慮當地的自然環境，因地制宜地進行設計。

(1)直接構造。被動防撞措施中的直接構造又稱為緩沖設施，通過巧妙的力學原理來加強橋墩的抗撞力、消減船的撞力。通過對橋墩水平抵抗力的利用是橋梁能夠承受船舶的撞擊。該設計只需很少的工程構造，甚至不需要另行構筑“墩外墩”，有著節省投資的優點。

(2)間接構造。間接結構造就需要構筑“墩外墩”，當船只撞向橋墩時，先會碰到防撞墩，其其余部分或全部的動能會被防撞墩吸收。如果其動能沒有被全部吸收，船舶就會轉向或減速，如果船舶轉向則不會對公路橋梁造成威脅，如果船舶減速其剩余的動能也不會將橋墩撞塌，從而達到了防撞的目的。

1.2 主動防撞措施

所謂的主動防撞措施指的是設置防撞提醒設施，包括GPS 衛星導航區域系統、激光(或紅外)測距聲光報警、紅外監視視頻、雷達、霧天警示燈、紅白相間的標志等等，還可以橋梁的下弦之上設計醒目的標高警告。

2 減少橋梁共振效應的設計

作為一種常見的物理現象，共振現象在自然界中普遍存在，其主要原理是由于受到外力的影響，某個物體的自然振動與另一原物體之間保持一致［2］。在公路橋梁設計中要采取有效的設計來解決橋梁共振效應，否則公路橋梁會受到極大的影響。在公路橋梁設計中主要采取設立減震器的方法對公路橋梁的共振效應進行減輕。減震器可以對共振波進行干擾，從而避免振動波的加強，從而對振動時間進行有效的控制。減震技術與慣性有著直接的聯系，共振波振動波很容易在采用實心道路構成的橋梁上傳播。如果采用不同的截面構成橋梁的道路，并使用相連的疊放板，則共振波在傳播的過程中會產生一定的摩擦，從而使共振波減小。

3 公路橋梁的抗震設計

為了保障公路橋梁的安全，要對公路橋梁進行抗震設計。根據已有的經驗，地震對高架橋的損害主要集中在橋墩。因此可以在支座處進行延性設計，從而對混凝土進行約束，使之提高延性。在以往的公路橋梁設計中，往往采取被動防御的方式來進行抗震設計，也就是使公路橋梁被動的承受地震。當前提出了“概念設計”的抗震原則，要在抗震設計中進行主動防御，也就是通過對不同對結構形式及其受力性質進行分析，在地震多發區盡量減少不利于抗震的橋型，而更多的使用抗震性強的橋梁結構形式。

根據相關規定，在進行高架橋梁的抗震設計時，要計算地震荷載。通過反映普理論來對橋墩進行設計，通過靜力法來對橋臺進行設計。如果橋墩高度超過30 米，且結構比較復雜，則可以使用時程反應分析法。在對橋梁地震荷載進行計算時要將橫橋和順橋兩個方向的水平地震荷載考慮進去［3］。

4 公路橋梁的結構耐久性設計

公路橋梁的結構耐久性設計直接影響著橋梁的經濟性和運營的安全性，因此必須在公路橋梁的設計中進行結構耐久性設計。提高公路橋梁結構耐久性的關鍵在于將混凝土材料本身的耐久性提高，這就需要正確的對礦物摻合料進行使用，并使用水量盡可能的減少、鋼筋保護層的厚度適當增加。與此同時在設計中還要對聯接縫和防排水的構造措施加以重視，這是為了避免干濕交替的情況對混凝土耐久性造成影響。

5 公路橋梁設計中分析橋梁下部構造設計

在公路橋梁設計重要的橋梁下部構造設計進行分析，主要會計橋墩以及橋墩與路幅的關系。

5.1 橋墩

一般情況下Y 型薄壁墩和柱式墩比較適用于高度小于40 米的橋墩。柱式墩有方柱和圓柱兩種設計，方柱的優點在于具有更好的抗彎強度，而且棱角分明，與上部梁體更為協調，外觀效果更好。如果采用連續剛構體系，可以通過對方柱兩個方向尺寸的調整來對墩柱的剛度進行調整，以對墩柱的受力進行調整［4］。圓柱多在平原地區使用，其優點在于能夠便利的與樁基銜接，且在施工中能夠便利的控制外觀質量。除此之外在設計中也經常使用Y 型薄壁墩，其是一種獨柱雙支座的設計，具有良好的美觀性，但是施工比較復雜。在山區橋梁中廣泛的使用Y 型薄壁墩，這是由于其在墩高較高的情況下僅需一個支架和一套模板，適合地面橫坡較陡的山區。

5.2 路幅與橋墩的關系

高速公路的路基具有分離式和整體式兩種，分離路基主要在中長隧道中使用，其他情況下多使用整體式路基。在高墩長橋的設計中，為了達到降低造價、節約建筑用料、增強邊坡穩定性的目的，往往選擇整體式下部，例如雙幅兩柱。雙幅兩柱與雙幅四柱相比具有施工面少、用料節省、減少開挖的優勢，能夠使墩頂變位減少。在設計時要將墩高、水文、地質、地形等因素進行綜合考慮，以選擇采用分幅下部還是整體式下部。

6 對公路橋梁設計的建議

6.1 重視新建橋梁的檢查驗收

要重視對新建橋梁現場施工質量的檢查和驗收工作，特別是要加強對關鍵項目的檢測，例如混凝土的強度、橋梁結構的固有頻率、墩臺的設計等等，并將其存入竣工檔案，作為后續公路橋梁設計的重要技術參數。特別是要重點檢測個人設計的橋梁和設計等級偏低的橋梁，保障其安全性。

6.2 做好公路橋梁的養護管理

本著“預防為主，、防治結合”的原則，要重視舊橋的檢測評定。要組織專業人員檢測舊橋的橋梁結構，及時發現并解決問題。在進行舊橋的改造和加固時也要選擇施工水平高的施工隊伍,并為其提供各方面的支持。橋梁養護管理的工作重點在于對損壞的欄桿進行修復、建立技術檔案盒疏通泄水管。

7 結語

我國正處于經濟飛速發展的關鍵時期，公路橋梁承擔著重要的交通運輸任務。在公路橋梁的設計過程中，要本著認真負責的態度，因地制宜的進行設計，不斷提高我國公路橋梁的設計水平，延長公路橋梁的使用壽命，提高公路橋梁的質量。與此同時還要不斷吸收國外公路橋梁設計中的寶貴經驗，提高公路橋梁的安全性和耐久性。

［1］黃靜.淺析公路橋梁設計及應用［J］.四川建材，2011.

［2］郭豐振.淺析公路橋梁設計應注意的要點［J］.黑龍江科技信息，2012.

［3］趙海旭.公路橋梁設計施工養護管理措施［J］.科技致富向導，2011.

［4］王春劍.公路橋梁設計巾的安全性和耐久性探討［J］.四川建材，2013.