公路橋梁中大跨度橋梁設計分析

黃波

要：社會經濟的快速發展使得城市化建設進度也在快速推進，我國公路橋梁工程的數量與規模都有了進一步拓展。與此同時橋梁施工技術也有了明顯進步，工程設計水平的提高使得原本存在于公路橋梁中的大跨度橋梁設計問題得到了有效改善。但由于公路橋梁工程數目的不斷提高，為有效推進大跨度橋梁工程的發展，還需要不斷加強橋梁建設的穩定性與使用壽命，這針對公路橋梁設計工作來說有著更加嚴格的要求，所以為改進橋梁設計，完善內部結構設計規劃，確保大跨度橋梁的安全性，則需要明確設計要點和優化對策。本文便圍繞公路橋梁中大跨度橋梁設計展開論述，重點探討了有關的設計優化策略。

關鍵詞：公路橋梁工程;大跨度橋梁;工程設計

0 引言

大跨度橋梁工程是路橋施工中的關鍵構成，在公路橋梁工程的設計與應用方面具有關鍵性意義。為了進一步改善公路橋梁工程的建設質量，在大跨度橋梁設計發那面便需要注重設計優化。相比之下，在橋型的設計上往往會面臨很多復雜的設計問題，為了保障橋梁設計方案及圖紙設計的科學性，需要不斷探索設計優化對策，在提高大跨度橋梁工程使用效益的同時控制其工程造價。

1 公路橋梁中大跨度橋橋梁設計要點

1.1 大跨度斜拉橋設計要點

大跨度斜拉橋的跨度相較于其他結構類型來說更大，而且穩定性與承載性能都具有明顯優勢，有效改善了傳統橋梁跨度不足等缺陷。大跨度斜拉橋結構一般有主梁、斜拉索、索塔，在設計過程中需要將各個結構進行組合，設計多種結構形式的橋梁。但設計期間也要重點關注橋梁索面，圍繞橋梁結構的最大承載力，設計單或雙索面以及斜索面。斜拉橋有著自錨特征，因此部分河流區域不需要設計橋梁錨碇，跨徑一般設計在200 m～800 m之間。

1.2 大跨度懸索橋設計要點

面對一些山區丘陵地段，往往需要設計大跨度索橋來接通山區公路，而大跨度索橋在結構設計上一般有塔柱、主纜、錨碇等結構。很多山區地區跨徑較大，若環境高度較高，那么則適合懸索橋結構。對于懸索橋來說，在設計過程中需要有兩個塔柱分別置于橋梁兩側，利用塔架來支撐橋身，塔架材料多為鋼筋混凝土構成，能夠有效加強塔柱的承載能力，連通塔柱與懸索，在橋梁兩端固定懸索，將大跨度懸索橋劃為三個部分，一般包含中跨與兩邊跨，結合具體施工要求，按照錨固位置與成本控制來把握邊跨長度，并且可以適當對跨比進行調整，將塔柱高度作為參照調控實際比例。

1.3 拱橋設計要點

拱橋是一種典型的橋梁結構形式，由于建筑條件的局限，一般都會采用石拱橋設計，但隨著目前公路橋梁設計技術的快速進步，拱橋的設計也融入了很多現代元素，并且拱橋建設材料也越來越多樣化，能夠采用鋼筋混凝土結構橋梁，也可以根據鋼筋混凝土與傳統石拱來設計。目前的拱橋結構以鋼管混凝土與鋼筋混凝土較多，拱橋施工相比之下工期更短，并且拱橋本身在結構上承載性能更強，實用價值非常高。在一些跨徑較小的橋梁工程中，拱橋的應用本身就有著一定優勢，例如V形峽谷便適合拱橋結構，拱橋的材料多為鋼筋混凝土，拱肋包含實體拱肋與桁式拱肋。實體拱肋需要將橋梁跨徑作為基礎，采用單管或多管的設計模式，單管設計的抗彎性不足，若拱橋的橋梁跨徑處于80 m以內，則可以應用單管形式的拱肋。多管桁式拱肋可以加入小直徑鋼管，能夠有效改善拱肋的抗彎性能，若拱橋跨徑處于100 m以上，則更加使用多管桁式拱肋[1]。

2 大跨度公路橋梁設計優化對策

2.1 大跨度橋梁整體設計的優化

由于大跨度橋梁多跨越高山河流，因此安全性成為了橋梁設計優化中的重中之重，不管是橋梁結構的承載力還是使用壽命方面都是關鍵的設計內容，但與此同時也使得大跨度公路橋梁結構設計更加復雜，導致在設計與建設中難度與復雜性都普遍偏高。同時由于地理因素影響，大跨度公路橋梁很多為高次超靜定結構，橋梁結構在模擬計算中也可能會受環境因素、氣候因素、水文因素等多方面條件的制約，導致在橋梁施工過程中導致設計與施工面臨較大壓力。對此需要選擇合理有效的方法舉措來確保橋梁結構的安全性與使用壽命，對大跨度橋來那個工程的整體設計進行優化，控制橋梁工程的設計難度，并在此基礎上控制建設成本，這也是大跨度橋梁設計優化的主要內容之一。

2.2 大跨度橋梁局部設計的優化

目前，橋梁工程設計建造技術以及建設材料的質量都有了明顯提高，更多更先進的技術工藝以及材料涌入市場，這也進一步改善了原本橋梁工程體系的空缺和不足，改善橋梁工程結構的承載能力與耐久性。大跨度橋梁工程的局部優化便是針對橋梁結構受力位置和易損結構進行結構上的針對性強化，在改善橋梁結構安全性與承載力的基礎上加強橋梁跨越能力，也能有效控制橋梁工程的建造成本。目前我國的鋼材產能也有了明顯提升，橋梁結構設計中的鋼材料應用也越來越多，在原本橋梁結構中自重較大且跨越能力不足的鋼筋混凝土結構更改鋼結構梁體或鋼混疊合梁體，能夠有效減少梁體結構自重，減少梁高的基礎上也加強了橋梁自身的跨度。公路大跨度斜拉橋與懸索橋的結構優化也是根據這一方法而實現。針對橋梁跨徑比和垂直比等方面的深入分析，橋梁自

振頻率與結構共振的探索，以及結構材料的研發推廣都為公路大跨度橋梁提高跨度、加強承載力、提高使用壽命等帶來了可靠支持[2]。

2.3 大跨度橋梁上部結構設計的優化

自理想到設計，再到施工建設的一系列過程中，有關的因素較為繁多且復雜，針對大跨度公路橋梁上部結構而言，設計與優化是僑聯工程施工建設改良環節中的關鍵，因此設計人員需要充分明確大跨度公路橋梁在設計與施工期間所面臨的技術性問題，了解大跨度橋梁的最大承載能力，科學把控項目的建設成本等。針對一些比較復雜的地形或環境，大跨度公路橋梁工程需要結合自身結構的跨度和轉彎半徑等現有因素進行全方位考慮，選擇合理的梁體結構，例如空心板高跨比相對更大，跨徑較小，在一些地勢較為平坦，跨度相比較小的地形條件下更加適用;T梁為開口斷面，抗彎性稍有不足，比較適合地形陡峭，跨度中等的平直路段;等截面箱梁的抗彎性能較為優秀，比較適合跨度中等的平直路段，或轉彎半徑較小路段等。變截面懸臂梁跨徑相比更大，整體抗彎能力更強，比較適合跨度較大且轉彎半徑較小的路段。橋梁上部結構的優化需要全面發揮結構的受力特征，分析不同梁體的優缺點和適用條件來進行選擇，保證大跨度公路橋梁結構特性以及使用性能可以達到預期的設計要求。

2.4 大跨度公路橋梁下部結構設計的優化

大跨度公路橋梁的樁基和橋墩等結構位置的設計以及數量設計都可能會影響到橋梁結構的穩定性。為進一步改善橋梁結構的穩固性，需要針對樁基與橋墩等結構進行優化。在設計方面，需要結合上部結構的寬度來合理把控布設的寬度，橋梁可以選擇多橋墩的結構形式，以此來提高橋梁的抗傾覆效果。并且橋墩設計也要合理控制橋梁結構剛度，科學分配同一聯的墩頂力，使所有橋墩的作用都能展現出來。橋梁樁基的布設需要根據橋墩的布設方式進行設計，同一橋墩下的樁基長度與持力層需要盡量相符，根據地質勘查工作的結果來計算和校驗樁基[3]。

3 結束語

隨著我國經濟社會的不斷發展，公路交通體系也越來越完善，大跨度公路橋梁作為交通體系中的關鍵構成，進一步探索橋梁設計的優化策略，能夠提高公路橋梁綜合建設質量，為經濟社會的快速發展予以充分支持。

參考文獻：

[1]陳飛，劉智.公路橋梁中大跨度橋梁設計要點闡釋[J]. 中國新技術新產品，2019（14）：87-88.

[2]隋春來.公路橋梁中大跨度橋梁設計研究[J].工程建設與設計，2020（9）：96-97+100.

[3]戴暉.公路橋梁中大跨度橋梁設計的應用[J].中華民居，2014（9）：247.